Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 17
Água está em ebulição a 95 °C em uma panela de alumínio de 25 cm de diâmetro. O calor é transferido permanentemente para a água fervente através do fundo plano da panela de 0,5 cm de espessura, em uma taxa fixa de 800 W. Se a temperatura da superfície interna na parte inferior da panela é 108 °C, determine (a) o coeficiente de transferência de calor por ebulição sobre a parede interior da panela e (b) a temperatura da superfície externa do fundo da panela.
Passo 1
Nosso ponto de partida é colocar as hipóteses do nosso problema. São elas que possibilitam a sua solução!
Portanto, temos um problema de transferência de calor em regime permanente, unidimensional e condutividade térmica constante.
O calor de 800 W cedido a água é responsável diretamente pela sua ebulição. Portanto, o coeficiente de transferência de calor por ebulição, em outras palavras, é o coeficiente de convecção! Agora fica mais fácil resolver a questão. Basta aplicarmos a equação da convecção, logo:
E esta é a resposta da letra a).
Passo 2
Para descobrirmos a temperatura na superfície externa da panela, temos que lembrar que o calor transferido é constante, seja ele por convecção (como na letra a)) ou por condução, que será o caso da letra b).
Portanto, basta igualarmos este valor a lei de Fourier para a nossa panela. Logo,
E assim respondemos a letra b).
Resposta
- O coeficiente de transferência de calor por ebulição é:
- A temperatura na superfície externa da panela é: