Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 73
Uma barra retangular com comprimento característico de 0,5 m é colocada em um fluxo livre, com coeficientes de transferência de calor por convecção de 100 W/m2.K e 50 W/m2.K quando as velocidades do fluxo livre foram 25 m/s e 5 m/s, respectivamente. Considerando que o número de Nusselt pode ser expresso como onde , e são constantes, determine os coeficientes de transferência de calor por convecção para barras semelhantes com
(a) 1 m, 5 m/s
(b) 2 m, 50 m/s
Passo 1
O exercício nos pede para calcular o coeficiente convectivo para duas situações. Então vamos começar recordando como encontrar o coeficiente convectivo em um escoamento qualquer.
A forma mais comum é utilizando o número de Nusselt pela relação:
Para o nosso problema:
Temos ainda dados de velocidade e comprimento característico para outras duas situações. Já que temos esses dados vamos reescrever o número de Reynolds como:
Então:
Como você deve se lembrar , e são propriedades do fluido que está escoando. Como o fluido é o mesmo para todas as situações estas propriedades são constantes. Então o que vamos fazer é englobar todas estas constantes em uma nova constante. Desta forma:
Substituindo na equação do coeficiente convectivo ficamos com:
Passo 2
O que vamos fazer agora é usar as duas situações do enunciado para encontrar e . Vamos lá?
Sabemos que para e ;
E para e . Substituindo na relação de :
Como vimos na primeira equação . Então:
Agora para encontrar :
Agora que temos as duas constantes podemos encontrar o coeficiente convectivo para as situações (a) e (b).
Passo 3
Para o caso (a) 1 m e 5 m/s. Então:
Para o caso (b) 2 m e 50 m/s. Então:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)