A superfície de uma placa de aço de
é mantida a uma temperatura de
. Uma corrente de ar é soprada por um ventilador e passa por sobre a superfície da placa. O ar se encontra a uma temperatura de
. Calcular a taxa de transferência de calor trocado por convecção, entre a placa e o ar, considerando um coeficiente de troca de calor por convecção de
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem uma placa de aço com uma área de
que está mantida a
. Um ventilador está soprando ar a
sobre essa placa. Nosso objetivo aqui é calcular quanta energia térmica está sendo transferida da placa para o ar por meio da convecção. Para isso, vamos usar a fórmula da transferência de calor por convecção, que envolve o coeficiente de troca de calor por convecção.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula que usamos para calcular a taxa de transferência de calor por convecção. A fórmula é:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor (em watts, ), -
é o coeficiente de troca de calor por convecção (em ), -
é a área da superfície através da qual o calor está sendo transferido (em ), -
é a diferença de temperatura entre a superfície e o fluido (em Kelvin, ).
Passo 3
Agora, vamos calcular a diferença de temperatura,
. Essa diferença é entre a temperatura da placa e a temperatura do ar:
Estamos usando Kelvin aqui, mas como estamos lidando com uma diferença de temperatura, a mudança é a mesma em Celsius ou Kelvin.
Passo 4
Com todos os valores em mãos, vamos substituir na fórmula:
Então:
Vamos multiplicar isso:
Passo 5
Portanto, a taxa de transferência de calor por convecção entre a placa e o ar é de 150.000 watts ou 150 kW.
Resposta
A taxa de transferência de calor por convecção é de
(150 kW).
Exercícios relacionados
Um prédio metálico recebe, no verão, uma brisa leve. Um fluxo de energia solar total de
incide sobre a parede externa. Destes,
são absorvidos pela parede, sendo o restante dissipado para o ambiente por convecção. O ar ambiente, a
, escoa pela parede a uma velocidade tal que o coeficiente de transferência de calor é estimado em
. Estime a temperatura da parede.
Os dados para a viscosidade aparente do sangue humano comum, à temperatura corporal normal de
, variam com a taxa de deformação por cisalhamento, conforme mostra a tabela seguinte.
Taxa de deformação,
|
1 | 10 | 100 | 1000 |
---|---|---|---|---|
Viscosidade aparente,
|
0,011 | 0,009 | 0,006 | 0,004 |
(a) O sangue é um fluido não newtoniano? (b) Em caso afirmativo, que tipo de fluido é esse? © Como essas viscosidades se comparam com a da água pura a
?
Escrever um relatório de forma sucinta sob o Tema:
- Introdução
- Definições
- Aplicações
- Definir o Fenômeno através de exemplos típicos
- Definir os coeficientes comumente utilizados em transferência de massa
- Adicionar exercícios resolvidos.
- Conclusões
(Sistemas aglomerados)
Um cilindro de cobre de 10 cm de comprimento e 5 cm de diâmetro é retirado do forno a e colocado em um banho de água
. O coeficiente de transferência por convecção entre a superfície do cilindro e a água é
. Determine a temperatura do cilindro após 2 minutos em contato com a água.
Densidade:
Calor específico:
Condutividade térmica:
Um cilindro de cobre de 10 cm de comprimento e 5 cm de diâmetro é retirado do forno a
Densidade:
Calor específico:
Condutividade térmica: