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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 47

Considere uma churrasqueira circular com 0,3 m de diâmetro. O fundo da churrasqueira é coberto com pedaços de carvão quente a 950 K, enquanto a tela metálica em cima dela é incialmente coberta com bifes a 5°C. A distância entre os pedaços de carvão e os bifes é de 0,2 m. Considerando tanto os bifes quanto os pedaços de carvão como corpos negros, determine a taxa de transferência de calor por radiação inicial a partir dos pedaços de carvão para os bifes. Além disso, determina a taxa inicial de transferência de calor por radiação para os bifes considerando que a abertura lateral da churrasqueira é coberta com folha de alumínio, eu pode ser aproximada como sendo uma superfície rerradiante.

Passo 1

Vamos considerar que o bife e a churrasqueira sejam dois discos, beleza?

A primeira coisa que vamos determinar é o fator de forma F12

F 12 = 1 2 S - S 2 - 4   R j R i 2 1 2

R i = R j = r i L = 0,15 0,20 = 0,75

S = 1 + 1 + R j 2 R i 2 = 1 + 0,75 2 0,75 2 = 3,7778

Substituindos os valores de S e lembrando que Ri=Rj, teremos F12 = 0,2864

Passo 2

Agora que a gente tem o valor do fator de forma, temos como calcular a taxa de troca térmica

q 12 = F 12 A 1 σ T 1 4 - T 2 4 = 0,2864 π 0,3 2 4 5,67 x 10 - 8 950 4 - 278 4 = 928   W

Passo 3

Agora considerando que temos superfícies rerradiantes!

q 1 2 = σ T 1 4 - T 2 4 1 R 12 + 1 R 13 + R 23 - 1

A 1 = A 2 = π 0,3 2 4 = 0,07069   m ²

R 12 = 1 A 1 F 12 = 1 0,07069 0,2864 = 49,39   m - 2

R 13 = R 23 = 1 A 1 F 13 = 1 0,07069 1 - 0,2864 = 19,82   m - 2

Agora vamos substituir na equação q 12 vamos obter

q 12 = 2085   W

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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