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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 112

Ar a 20 °C escoa sobre a superfície de uma placa de 4 m de comprimento e 3m de largura cuja temperatura é 80 °C a uma velocidade de 5 m/s. A taxa de transferência de calor da superfície é

  1. 7383 W
  2. 8985 W
  3. 11231 W
  4. 14672 W
  5. 20402 W

(Para o ar, use k = 0,02735   W / m ⋅ K , P r = 0 , 7228 , ν = 1,798 ⋅ 10 - 5   m 2 / s )

Passo 1

Todas as propriedades que iremos precisar para a questão já nos foi fornecida! Então vamos lá.

Para determinarmos a taxa de transferência de calor por convecção, temos que utilizar aquela boa e velha fórmula da convecção, isto é:

Q ˙ = h A Δ T = h A T s - T ∞

Mas percebam que nos falta o h . Então o trabalho da questão é calculá-lo. Começaremos então pelo número de Reynolds. Logo,

R e = V L ν = 5 ⋅ 4 1,798 ⋅ 10 - 5 = 1,112 ⋅ 10 6

Como o escoamento do ar é paralelo ao lado mais longo da placa e R e > 5 ⋅ 10 5 , temos um escoamento combinado laminar e turbulento. Utilizando então a relação apropriada para o número de Nusselt, temos:

N u = h L k a r = 0,037 ⋅ R e 0,8 - 871 ⋅ P r 1 / 3  

h = k a r L ⋅ 0,037 ⋅ R e 0,8 - 871 ⋅ P r 1 / 3

h = 0,02735 4 ⋅ 0,037 ⋅ 1,112 ⋅ 10 6 0,8 - 871 ⋅ 0 , 7 22 8 1 3 = 10 , 25   W / m 2 ⋅ K

Por fim, a taxa de transferência de calor é:

Q ˙ = 10 , 25 ⋅ 12 ⋅ 80 - 20 = 7 380   W

Logo, aproximadamente, temos a letra a).

Resposta

A resposta considerada é a letra a).

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