Um azulejo quadrado, com de lado e de espessura, tem as propriedades termo físicas do Pyrex e sai de um processo de cura a uma temperatura inicial de . A superfície inferior do azulejo encontra-se isolada e a superfície superior está exposta ao ar ambiente e a uma vizinhança, ambos a .

(a) Estime o tempo necessário para que o azulejo resfrie até uma temperatura final, segura ao toque, de . Utilize uma temperatura superficial média para o azulejo de para calcular o coeficiente de transferência de calor por convecção natural médio e o coeficiente de transferência de calor por radiação linearizado. Qual é a sensibilidade da sua estimativa em relação ao valor de utilizado?

(b) Estime o tempo de resfriamento necessário com o ar ambiente sendo soprado em escoamento paralelo sobre o azulejo com uma velocidade de .

Letra a)

Para o sistema de capacitância concentrada com um coeficiente constante, utilizamos a seguinte equação:

Onde é o coeficiente combinado para os processos de convecção e radiação:

E

O coeficiente de radiação linearizado com base na temperatura média, , é:

Calculando :

O coeficiente de convecção livre pode ser estimado a partir da correlação para a placa plana do seguinte modo:

Com:

Calculando o número de Raylengh:

Calculando o número de Nusselt:

Agora sim, calculando o coeficiente de convecção livre:

Calculando o coeficiente combinado:

Pela equação do Passo 2 obtemos o nosso tempo:

Letra b)

Considerando o fluxo paralelo com uma velocidade, sobre o ladrilho, o número de Reynolds é:

Mas, assumindo que o fluxo é turbulento na borda a montante, utilizaremos as seguintes equações com para estimarmos :

E

Calculando o coeficiente combinado:

Pela equação do Passo 2 obtemos o nosso tempo:

Até a próxima questão!