Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 49
Em um forno de convecção assistido por ventilador, a taxa de transferência de calor para um assado, (energia por unidade de tempo), depende, por suposição, do calor específico do ar, da diferença de temperatura, , de uma escala de comprimento, , da massa específica do ar, , da viscosidade do ar, , e da velocidade do ar, . Quantas dimensões básicas estão incluídas nestas variáveis? Determine o número de parâmetros necessários para caracterizar o forno. Avalie os parâmetros .
Passo 1
Nessa questão nós temos a relação funcional entre a taxa de transferência de calor em um forno de convecção e outros parâmetros físicos. E com essas informações vamos encontrar o número de termos que caracterizam esse fenômeno e os termos
Passo 2
Para resolver essa questão usaremos o teorema pi de Buckingham. Onde encontramos que o número de parâmetros é:
Selecionando as dimensões primárias (temperatura):
E os parâmetros repetidos:
Passo 3
Então nós temos grupos sem dimensão. Configurando as seguintes equações dimensionais:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 4
Para o segundo grupo temos:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 5
Para o terceiro grupo temos:
Somando os expoentes:
Temos que a solução do sistema é:
Então:
Passo 6
Verificando usando as dimensões :
A relação funcional é: