Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 76
Em um esforço para evitar a formação de gelo na superfície de uma asa, aquecedores elétricos foram embutidos dentro dela. Com comprimento característico de 2,5 m, a asa tem coeficiente de fricção de 0,001. Considerando que a asa está se movendo a uma velocidade de 200 m/s através do ar a 1 atm e -20°C, determine o fluxo de calor necessário para manter a superfície da asa acima de 0°C. Avalie as propriedades do fluido a -10°C.
Passo 1
A situação que temos é a seguinte:
Além disso sabemos que e que devemos utilizar as propriedades do ar a -10°C. O fluxo de calor é calculado como:
Precisamos então do coeficiente convectivo. Para encontrarmos o coeficiente convectivo vamos utilizar uma relação chamada de analogia de Reynolds, que permite converter o coeficiente de fricção em coeficiente de convecção. A analogia é a seguinte:
Então, antes de usá-la precisamos das propriedades do ar a -10°C e do número de Reynolds. Em as propriedades do fluido são:
Passo 2
Vamos calcular o número de Reynolds:
Substituindo na analogia:
Passo 3
Agora que temos o coeficiente convectivo, o último passo é utilizar a equação de fluxo de calor por convecção:
Resposta
O fluxo necessário para manter a asa a 0°C é .