Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 108
108 - Considere um coletor solar de de altura e de largura com ângulo de inclinação de em relação à horizontal. A distância entre a cobertura de vidro e a placa de absorção é de , e o verso do absorvedor é fortemente isolada. A placa absorvente e a cobertura de vidro são mantidas a temperaturas de e , respectivamente. A emissividade da superfície do vidro é , e a da placa de absorção é . Determine a taxa de perda de calor da placa de absorção por convecção natural e radiação.
Passo 1
Considere as seguintes suposições:
1. Existem condições operacionais estáveis
2. As superfícies são opacas, difusas e cinza.
3. O ar é um gás ideal com propriedades constantes.
Vamos calcular a temperatura de filme, para obter os dados restantes, antes de prosseguirmos com os cálculos.
Portanto, temos as seguintes propriedades do ar para a pressão de e .
A Condutividade térmica é:
A Viscosidade cinemática é:
O número Prandtl é:
A gravidade é:
Passo 2
O Coeficiente de expansão é:
Encontre o comprimento da característica.
Usando os valores acima, o número Rayleigh se torna:
Passo 3
A correlação numérica de Nusselt para a convenção Natural é dada por:
Passo 4
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Vamos encontrar a área da superfície:
Agora precisamos calcular a taxa de transferência de calor da superfície externa do tubo de plástico por convecção natural.
Portanto, a taxa de transferência de calor por convecção natural é .
Passo 5
Calcular a taxa de transferência de calor por radiação da superfície externa:
Portanto, a taxa de transferência de calor por radiação é .
Resposta
Portanto, a taxa de transferência de calor por convecção natural é .
Portanto, a taxa de transferência de calor por radiação é .