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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 116

Ar a 15 °C escoa sobre a superfície de uma placa plana submetida a um fluxo de calor uniforme de 240   W / m 2 a uma velocidade de 3,5 m/s. A temperatura na superfície da placa de 6 metros a partir do bordo de ataque é

  1. 40,5 °C
  2. 41,5 °C
  3. 58,2 °C
  4. 95,4 °C
  5. 134,0 °C

(Para o ar, use k = 0,02 551   W / m ⋅ K , P r = 0,72 96 , ν = 1 , 562 ⋅ 10 - 5   m 2 / s )

Passo 1

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

Queremos determinar a temperatura na superfície da placa. Como temos o fluxo de calor, será necessário relacioná-los. Portanto, temos:

q ˙ = h Δ T = h T s - T ∞

T s = q ˙ h + T ∞

Percebam que da equação acima, só não temos o coeficiente de transferência de calor h . Sendo assim, o trabalho desta questão é calculá-lo.

Começaremos então pelo número de Reynolds. Logo,

R e = V L ν = 3 , 5 ⋅ 6 1 , 562 ⋅ 10 - 5 = 1,344 ⋅ 10 6

Como R e > 5 ⋅ 10 5 , temos um escoamento turbulento. Além disto, temos fluxo de calor constante na superfície de aplaca. Logo, utilizando então a relação apropriada para o número de Nusselt, temos:

N u = h L k a r = 0,0308 ⋅ R e 0,8 ⋅ P r 1 / 3  

h = k a r L ⋅ 0,0308 ⋅ R e 0,8 ⋅ P r 1 / 3

h = 0,02 551 6 ⋅ 0,0308 ⋅ 1,344 ⋅ 10 6 0,8 ⋅ 0 , 7296 1 3 = 9,43   W / m 2 ⋅ K

Para finalizarmos então a questão, vamos calcular a temperatura na superfície da placa. Logo,

T s = 240 9,43 + 15 = 40,5   ° C

Logo, aproximadamente, temos a letra a).

Resposta

Letra a).

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