Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 17
Um aquecedor elétrico de cartucho possui a forma de um cilindro, com comprimento e diâmetro externo . Em condições normais de operação, o aquecedor dissipa quando submerso em uma corrente de água a em que o coeficiente de transferência de calor por convecção é de . Desprezando a transferência de calor nas extremidades do aquecedor, determine a sua temperatura superficial . Se o escoamento da água for inadvertidamente eliminado e o aquecedor permanecer em operação, sua superfície passa a estar exposta ao ar, que também se encontra a , mas para o qual . Qual é a temperatura superficial correspondente? Quais são as consequências de tal evento?
Passo 1
Vem comigo resolver esse problema?
Bora lá!
Começamos o problema realizando as seguintes considerações:
- Estado estacionário;
- A energia elétrica em sua totalidade é transferida para o fluido de convecção;
- A transferência de calor nas extremidades pode ser desprezada.
Assim, aplicando a Lei de Newton para resfriamento, temos:
Abrindo:
Como queremos a temperatura de superfície, isolando-a, temos:
Passo 2
Para a :
Para o :
Passo 3
Assim, percebemos que o ar é muito menos efetivo que a água como fluido de transferência de calor. Nessa temperatura, para o ar como fluido de transferência, poderíamos ter o derretimento do cartucho do aquecedor.