Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 33
33 - Uma grelha circular de de diâmetro tem uma emissividade de . Considerando que a temperatura da superfície é mantida a , determine a potência elétrica necessária quando o ar ambiente e os arredores estão em .
Passo 1
De acordo com os dados fornecidos, considerando a grade como uma placa horizontal. Poderíamos considerar o cilindro horizontal ou vertical, mas os dados não são suficientes.
Vamos calcular a temperatura de filme, para obter os dados restantes, antes de prosseguirmos com os cálculos.
Portanto, temos as seguintes propriedades do ar para a pressão de e :
Condutividade térmica é:
Viscosidade cinemática é:
O número Prandtl é:
Passo 2
O Coeficiente de expansão é:
Encontre o comprimento da característica para a placa horizontal.
Onde é o perímetro.
Portanto,
Usando os valores acima, o número Rayleigh se torna:
Passo 3
Da correlação empírica para o número médio de Nusselt para convenção natural sobre superfícies temos que para placa horizontal o Número de Nusselt para a faixa de é .
O coeficiente convectivo de transferência de calor do ar é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 4
Portanto, a taxa total de transferência de calor é dada pela seguinte relação:
Portanto, a potência elétrica necessária é .