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).