Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 10
Considere o fluxo de ar sobre a superfície de uma placa mantida a uma temperatura de . O perfil de temperatura do fluxo de ar é dado como:
O fluxo de ar a tem velocidade de fluxo livre e temperatura de e , respectivamente. Determine o fluxo de calor na superfície da placa e o coeficiente de transferência de calor por convecção do fluxo de ar.
Passo 1
Partindo-se do princípio de que o fluxo de ar apresenta um perfil de temperatura bem definido, as condições operacionais são estáveis, existe a condição de não-deslizamento na interface entre o fluido e o sólido, as propriedades de ambos são constantes e a troca térmica por radiação é insignificante, é possível obter os dados pedidos na questão.
Outro dado relevante para a obtenção dos resultados é a condutividade térmica do ar, que é calculada da seguinte maneira (através da tabela A-9):
Outro dado relevante para a resolução do problema é a difusividade térmica do fluido, que pode ser obtida na tabela A-15. O valor dela para as condições que a questão apresenta é .
Passo 2
A condição de não-deslizamento é útil para o cálculo do fluxo de calor na superfície da placa, que acontece da seguinte forma:
Passo 3
Para a obtenção do coeficiente convectivo de troca térmica, utiliza-se o valor obtido para o gradiente de temperatura na superfície, uma vez que os fluxos condutivo e convectivo nesse ponto são iguais, assim obtemos o seguinte: