Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 85
Um fio elétrico de de comprimento e de diâmetro é estendido em uma sala mantida a . O calor é gerado no fio como resultado do aquecimento resistivo, e a temperatura da superfície do fio é medida em regime permanente a . Além disso, a queda de tensão e a corrente elétrica por meio do fio são e , respectivamente. Desprezando qualquer transferência de calor por radiação, determine o coeficiente de transferência de calor por convecção para transferência de calor entre a superfície externa do fio e o ar na sala.
Passo 1
Dados fornecidos:
Diâmetro do fio:
Comprimento do fio:
Temperatura do quarto:
Temperatura da superfície do fio:
Queda de tensão no fio:
Corrente através do fio:
Premissas:
1) Existem condições operacionais constantes, pois as leituras de temperatura não mudam com o tempo.
2) A transferência de calor por radiação é insignificante.
3) Transferência de calor apenas por processo de convecção.
Passo 2
Fala galera!!
Para resolver essa questão, podemos considerar a operação constante. Onde, a taxa de perda de calor do fio é igual à taxa de geração de calor no fio como resultado do aquecimento por resistência. Assim, podemos dizer que:
Passo 3
Agora, podemos calcular o coeficiente de transferência de calor por convecção usando a lei do resfriamento de Newton. Assim temos:
Aqui, é a taxa de perda e calor do fio, é a área da superfície do fio e é a diferença de temperatura entre o fio e o ambiente. Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
Portanto, o coeficiente de transferência de calor por convecção entre o fio elétrico e o ar é .