Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 49
49. Têmpera é um processo no qual o aço é reaquecido e, então, resfriado para ficar menos quebradiço. Seja o estágio de reaquecimento para uma placa de aço com 100 mm de espessura (ρ = 7830 kg/m3, c = 550 J/(kg · K), k =48 W/(m · K)) que está inicialmente a uma temperatura uniforme de Ti =200°C e deve ser aquecida a uma temperatura mínima de 550°C. O aquecimento é efetuado em um forno de fogo direto, no qual os produtos de combustão a T∞ = 800°C mantêm um coeficiente de transferência de calor de h = 250 W/(m2 · K) em ambas as superfícies da placa. Quanto tempo a placa deve ser deixada dentro do forno?
Passo 1
Primeiro Calcule o número do Biot dado por:
Portanto, o método da capacitância concentrada não deve ser aplicado.
Obtenha os valores dos coeficientes e da tabela 5.1 (coeficientes usados na aproximação de um termo às soluções em série para condução unidimensional transitória) no número de Biot .
Calcular o coeficiente de valor no usando interpolação entre os valores de número de Biot e .
Calcular o coeficiente de valor no usando interpolação entre os valores de número de Biot e .
Agora devemos Calcular a diferença de temperatura sem dimensão.
Calcular a difusividade térmica dada:
Passo 2
O tempo para placa sair do forno poderá ser calculado a partir de :
Portanto, o tempo que a placa deve ser deixada no forno .