Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 81
Considere uma placa vertical de de comprimento a no ar a . Determine a velocidade do movimento forçado acima da qual a transferência de calor por convecção natural é desprezível.
Passo 1
Dados fornecidos:
Comprimento da placa:
Temperatura da placa:
Temperatura do ar exterior:
Premissas:
1) Existem condições operacionais estáveis.
2) O ar é um gás ideal com propriedades constantes.
3) A pressão atmosférica nesse local é de 1 atm.
Passo 2
Podemos fazer o seguinte esquema para exemplificar a placa:
Passo 3
Para resolver essa questão, podemos começar calculando a temperatura do filme. Assim temos:
Com a temperatura de filme em kelvin, podemos calcular o coeficiente de expansão volumétrico. Assim temos:
Com a temperatura de filme, podemos encontrar também a viscosidade cinemática na tabela A-15. Por interpolação temos:
Para a placa vertical o comprimento característico é igual ao comprimento.
Passo 4
Com os dados obtidos nos passos anteriores, podemos calcular o Número Grashof usando a seguinte relação:
Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
Vamos precisar calcular também o Número de Reynolds usando a seguinte relação:
Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
Passo 5
No livro, podemos encontrar que a convecção natural é desprezível se a razão entre o número de Grashof e o quadrado do número de Reynolds for menor que . Podemos usar essa relação para encontrar a velocidade mínima do movimento forçado acima da qual a transferência de calor por convecção natural é desprezível.
Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
Portanto, a velocidade deve ser .