67 – Considere um tanque de água quente de de diâmetro e de comprimento. O reservatório é colocado sobre o telhado de uma casa; A água dentro do tanque é aquecida a po um coletor solar de placa plana durante o dia. O reservatório é, então, exposto ao ar a com vento a uma velocidade média de durante a noite. Estime a temperatura do reservatório após o período de Suponha que a superfície do tanque esteja na mesma temperatura que a água no interior e que o coeficiente de transferência do calor nas superfícies superior e inferior seja o mesmo das superfícies laterais.

Para na tabela de “Propriedades da água saturada” temos:

Densidade da água, 

Calor específico da água, 

Obtenha as seguintes propriedades do ar a e (temperatura prevista) na Tabela A-22, “Propriedades do ar à pressão de ” no livro didático.

O número Prandtl é:

Condutividade térmica é:

A viscosidade cinemática é:

Calcule o número de Reynolds:

A velocidade do ar é .

O diâmetro do tanque é .

Como o fluxo é considerado turbulento.

Dessa forma, o número de Nusselt é determinado a partir da seguinte relação:

Podemos achar o coeficiente de transferência de calor por convecção a partir da seguinte relação:

Calcule a quantidade de água (massa de água) no tanque.

Aqui, o comprimento do tanque é  e a densidade da água no tanque é

Calcule a transferência de calor da água.

Aqui, o calor específico da água é a , temperatura da água após 45 minutos é e a água aquecida até é .

Calcule a taxa média de transferência de calor.

Calcule a área da superfície do tanque.

Escreva a equação geral da taxa de transferência de calor por convecção.

Temos que:

Logo:

Portanto, a temperatura final do tanque é .