Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 84
Em uma fábrica, placas finas e quadradas de que saem de um forno a são refrigeradas soprando-se ar ambiente a horizontalmente paralelo às suas superfícies. Determine a velocidade do ar acima da qual os efeitos da convecção natural sobre a transferência de calor são inferiores a e, portanto, desprezíveis.
Passo 1
Dados fornecidos:
Comprimento da placa:
Altura 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
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 essa placa o comprimento característico é igual à altura da placa.
Passo 3
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 4
Podemos determine a velocidade do ar acima da qual os efeitos da convecção natural sobre a transferência de calor são inferiores a e, portanto, desprezíveis. Para isso acontecer a razão entre o número de Grashof e o quadrado do número de Reynolds deve ser menor que . Assim temos:
Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
Portanto, a velocidade deve ser .