Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 6
Bolas de aço com de diâmetro são temperadas pelo aquecimento a seguido pelo resfriamento lento até em um ambiente com ar a e . Supondo que as propriedades do aço sejam , e , estime o tempo necessário para o processo de resfriamento.
Passo 1
Dados fornecidos:
Diâmetro das esferas de aço:
Temperatura inicia da esfera temperada:
Temperatura final após o processo de resfriamento:
Temperatura do ambiente do ar:
Coeficiente de transferência de calor por convecção:
Condutividade térmica do aço:
Densidade das bolas de aço:
Calor específico:
PRESSUPOSTOS:
(1) efeitos de radiação desprezíveis
(2) propriedades constantes.
Passo 2
Fala galera!!!
Para resolver essa questão, vamos começar calculando o número de Biot a fim de verificar se podemos o método da capacitância global é válido para esse processo de resfriamento. Podemos calcular o número de Biot usando a seguinte relação:
Aqui, é o coeficiente convectivo, é o comprimento característico e é a condutividade térmica do corpo. Para uma esfera, o comprimento característico é dado por:
Substituindo os termos da equação acima pelos dados obtidos, temos:
Temos então que o número de Biot é:
Passo 3
Temos que o número de Biot encontrado é menor que 0,1, Portanto, o método da capacitância global pode ser usado. Assim, podemos usar as equações 5.4 e 5.5 para encontrar o tempo necessário para o resfriamento das bolas de aço. Pelas equações temos o seguinte:
Substituindo os termos da equação acima pelos fornecidos, temos:
Portanto, o tempo necessário para o processo de resfriamento é .