Um fluxo de ar a 1 atm com velocidade de 15 m/s escoa em paralelo sobre uma placa plana de 3 m de comprimento no qual há um comprimento inicial sem aquecimento de 1 m. A corrente de ar tem temperatura de 20 °C e a seção aquecida da placa plana é mantida a uma temperatura constante de 80 °C. Determine (a) o coeficiente local de transferência de calor no bordo de fuga e (b) o coeficiente médio de transferência de calor por convecção da seção aquecida.

Vamos lá! Vamos começar por colocar as nossas hipóteses do problema. Isto é, as considerações que iremos fazer! Sendo assim, temos uma operação em regime permanente, as propriedades térmicas são constantes e a temperatura da superfície aquecida é constante.

Vamos começar calculando o coeficiente local de transferência de calor na borda de fuga. Mas para isto, é necessário fazermos uma série de correlações. Então, vamos com calma para não nos perdemos!

Para descobrirmos , precisamos do número de Nusselt. Para descobrirmos Nusselt, precisamos do número de Reynolds e de Prandt. E para calcular cada um destes parâmetros, precisamos de várias propriedades do ar!

Ufa, é muita coisa mesmo! Vamos começar pelo número de Prandt. Para esta constante adimensional e as outras propriedades do ar, obteremos na temperatura de filme, a qual é:

Portanto, utilizando os valores fornecidos pela tabela A-15 do livro, obtemos o número de Prandt. Logo, obtemos . Agora, vamos calcular o número de Reynolds no início da camada térmica . Portanto:

Como o número de Reynolds foi maior que , temos um escoamento turbulento. Então, vamos precisar utilizar a correlação para escoamento turbulento para o número de Nusselt!

Como queremos no ponto , vamos recalcular o número de Reynolds. Logo,

Agora, vamos relacionar simultaneamente o número de Nusselt com o coeficiente . Logo,

E assim finalizamos a letra a).