Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 104

Um cilindro de 12   c m de diâmetro e 15   m de comprimento com temperatura de superfície de 10   ° C é colocado horizontalmente no ar a 40   ° C . Calcule a taxa permanente de transferência de calor para os casos de ( a ) velocidade de escoamento de ar livre de 10   m / s devido aos ventos normais e ( b ) sem vento e, portanto, velocidade de escoamento livre zero.

Passo 1

Primeiramente devemos calcular a temperatura de filme, a partir:

T f = T s + T ∞ 2 = 40 + 10 2 = 25 ℃  

Logo, a propriedades serão:

k = 0,02551 W m ∙ ℃ ; v = 1,562 × 10 - 5 m 2 s ; P r = 0,7296 ;   β = 1 T f = 0,003356   K - 1

Passo 2

Analisando o número de Reynolds:

R e = V D v = 10 m s 0,12   m 1,562 × 10 - 5 m 2 s = 76,825

Com o auxílio da tabela 7-1:

N u = 0,027 R e 0,805 P r 1 / 3 = 0,027 76,825 0,805 0,7296 1 / 3 = 208,2

Portanto o coeficiente de transferência de calor será:

h = k D N u = 0,025551 W m ∙ ℃ 0,12   m 208,2 = 44,27 W m 2 ∙ ℃

Passo 3

Por fim a convecção forçada se dá por...

Q ˙ f o r ç a d a = h A T ∞ - T s

Q ˙ f o r ç a d a = 44,27 W m 2 ∙ ℃ π × 0,12 × 15   m 2 40 - 10 ℃ = 7510   W

Passo 4

Prosseguindo com o cálculo para convecção natural, note que iremos usar L c = D = 0,12   m :

R a = g β T ∞ - T s D 3 v 2 P r

R a = 9,81 m s 2 0,003356 K - 1 40 - 10   K 0,12   m 3 1,562 × 10 - 5 m 2 s 0,7296 = 5,104 × 10 6

Passo 5

Portanto selecionando a formula a adequada a partir do número Rayleigh, temos que...

N u = 0,6 + 0,387 R a 1 6 1 + 0,559 P r 9 16 8 27 2

N u = 0,6 + 0,387 5,104 × 10 6 1 6 1 + 0,559 0,7296 9 16 8 27 2 = 23,28

Passo 6

Logo o coeficiente de transferência de calor será:

h = k D N u = 0,02551 W m ∙ ℃ 0,12   m 23,28 = 4,949 W m 2 ∙ ℃

Por fim a taxa de transferência de calor natural é de:

Q ˙ n a t u r a l = h A T ∞ - T s  

Q ˙ n a t u r a l = h A T ∞ - T s = 4,949 W m 2 ∙ ℃ π × 0,12 × 15   m 2 40 - 10 ℃ = 840   W

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Considere a convecção natural laminar em placa vertical quente. O fluxo de calor será mais elevado na parte superior ou inferior da placa? Por quê?
Dissipadores de calor de alumínio com perfil retangular são comumente usados ​​para resfriar componentes eletrônicos. Considere um dissipador de calor de 7,62 cm de comprimento e 9,68 cm de largura cu
Uma placa de 10c m × 10c m tem uma temperatura de superfície constante de 150°C. Determine o número de Grashof se o chip for colocado nos seguintes fluidos: Ar (1 atm, 30°C); Água líquida (30°C);Óleo
Por que dissipadores de calor com aletas estreitamente compactas não são adequados para a transferência de calor por convecção natural, apesar de aumentarem a superfície de transferência de calor?
Reconsidere o dissipador de calor do Problema 9-58. A fim de reforçar a transferência de calor, uma cobertura (placa fina metálica retangular) cuja superfíce é igual à área da base do dissipador de ca