Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 128
Um objeto quente suspenso por uma corda deve ser resfriado por convecção natural em fluidos cujos volumes mudam de maneira diferente com a temperatura à pressão constante. Em qual fluido a taxa de resfriamento será mais baixa com o aumento da temperatura? O fluido cujo volume
(a) aumenta muito
(b) aumenta ligeiramente
(c) não muda
(d) diminui um pouco
(e) diminui bastante
Passo 1
A taxa de transferência por convecção pode ser escrita como:
Em que é o coeficiente convectivo. Uma das formas mais comuns de encontrar é através do número de Nusselt. Em que:
Então, o coeficiente é proporcional ao número de Rayleigh. Tudo bem? Em frente.
O número de Rayleigh é expresso como:
Como podemos ver é proporcional ao parâmetro . Então, também é.
Mas o que é ? Você deve estar se perguntando...
é o coeficiente de expansão volumétrica e é definido como:
Ou seja, depende da variação de volume do fluido com a temperatura.
Passo 2
O exercício questiona para que tipo de fluido a taxa de resfriamento será mais baixa com o aumento da temperatura. Vamos repassar o nosso raciocínio, tudo bem?
Se queremos uma taxa baixa, nosso coeficiente deve ser pequeno. Como depende do número de Rayleigh, também precisamos que o valor de seja baixo. é proporcional ao parâmetro , que por sua vez, depende da variação de volume com a temperatura. Então, no fim, precisamos garantir um valor baixo do coeficiente , ou seja, para ter uma taxa de resfriamento mais baixa com o aumento de temperatura precisamos de um fluido cujo volume não se altere. Portanto, a resposta é (c).
Resposta
Alternativa (c).