Um cilindro, com de diâmetro e de comprimento, é aquecido em um grande forno cujas paredes se encontram a , enquanto ar a e a uma velocidade de circula no seu interior. Estime a temperatura do cilindro em regime estacionário nas condições especificadas a seguir.

(a) O escoamento é cruzado ao cilindro e sua superfície é difusa e cinza com uma emissividade de .

(b) O escoamento é cruzado ao cilindro, porém sua superfície é espectralmente seletiva com para e para .

(c) A superfície do cilindro está posicionada de tal forma que o escoamento de ar é longitudinal e sua superfície é difusa e cinza.

Letra a)

Aplicando um balanço de energia em nosso sistema:

Abrindo:

Assim:

Calculando o número de Reynolds:

Calculando o número de Nusselt pela correlação de Churchill-Bernstein:

Calculando o coeficiente convectivo:

Substituindo os dados na nossa equação do balando de energia:

Resolvendo essa equação, obtemos:

Letra b)

Para esse segundo caso, nosso balanço de energia tem a seguinte forma:

Onde:

Obtendo :

Pela Tabela 12.2, com:

Obtemos:

Assim:

Supondo que seja tal que a emissão na região espectral seja desprezível, o balanço de energia torna-se:

Letra c)

Para este último caso, utilizaremos o balanço de energia da letra (a) com as novas condições:

Calculando o número de Reynolds:

Calculando o número de Nusselt:

Calculando o coeficiente convectivo:

Substituindo os dados na nossa equação do balando de energia:

Resolvendo essa equação, obtemos:

E assim a gente finaliza a nossa questão!

Até a próxima!