Foi solicitado a você que determinasse a viabilidade de usar um jato colidente em uma operação de solda para montagens eletrônicas. A figura ilustra o uso de um único bocal circular para direcionar ar quente, com alta velocidade, para um local no qual uma junta de superfície deve ser formada.

No seu estudo considere um bocal circular com um diâmetro de 1   m m localizado a uma distância de 2   m m da região da junta de superfície, que tem um diâmetro de 2,5   m m .

Para uma velocidade do jato de ar de 70   m / s e uma temperatura de 500 ° C , estime o coeficiente convectivo médio na área da junta de superfície.

Passo 1

Opa, beleza?

Me segue para resolvermos essa questão!

Começamos o nosso problema obtendo algumas propriedades do ar pela Tabela A.4 a 536   K :

v = 4,36 × 10 - 5   m 2 / s

k = 0,497   W / m ⋅ K

P r = 0,6833

As da solda são nos informadas pelo enunciado:

ρ = 8333   k g / m 3

c p = 188   J / k g ⋅ K

k = 51   W / m ⋅ K

Partindo para os cálculos!

Passo 2

Calculando R e :

R e = V D v = 70 ⋅ 0,001 4,36 × 10 - 5 = 1605

Calculando F 1 :

F 1 = 2 R e 1 2 1 + 0,005 R e 0,55 1 2

F 1 = 2 ⋅ 1605 1 2 ⋅ 1 + 0,005 ⋅ 1605 0,55 1 2 = 91

Passo 3

Calculando A :

A = D 2 4 r O 2 = 0,001 2 4 ⋅ 0,00125 2 = 0,16

Calculando G :

G = 2 A 1 2 1 - 2,2 ⋅ A 1 2 1 + 0,2 H D - 6 A 1 2

G = 2 ⋅ 0,16 1 2 ⋅ 1 - 2,2 ⋅ 0,16 1 2 1 + 0,2 0,002 0,001 - 6 ⋅ 0,16 1 2 = 0,1412

Passo 4

Calculando N u - :

N u - P r 0,42 = G F 1

N u - = G F 1 P r 0,42

N u - = 0,1412 ⋅ 91 ⋅ 0,6833 0,42 = 10,95

Por fim, calculando o coeficiente convectivo médio:

N u - = h - D k

h - = N u - k D = 10,95 ⋅ 0 , 0 497 0,001 = 544,2   W / m 2 ⋅ K

Te espero na próxima questão!

Resposta

h - = 544,2   W / m 2 ⋅ K

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