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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 118

Óleo de um motor a 105 °C escoa sobre a superfície de uma placa plana a uma temperatura de 15 °C e uma velocidade de 1,5 m/s. A força local de arrasto por unidade de superfície a 0,8 metro do bordo de ataque da placa é

  1. 21,8   N / m 2
  2. 14 , 3   N / m 2
  3. 1 0 , 9   N / m 2
  4. 8,5   N / m 2
  5. 5,5   N / m 2

(Para a água, use ν = 8 , 565 ⋅ 10 - 5   m 2 / s , ρ = 864   k g / m 3 )

Passo 1

Todas as propriedades que iremos precisar para a questão já nos foi fornecida! Então vamos lá.

Como queremos calcular a força de arrasto por unidade de superfície, precisamos utilizar a seguinte equação:

F D = 1 2 ⋅ C D ⋅ ρ ⋅ V 2

Dentre todas as variáveis, a única que nos falta é o coeficiente de arrasto. Portanto, precisamos calculá-lo inicialmente. Para isto, precisamos saber o regime de escoamento do fluido.

Logo, começaremos calculando o número de Reynolds. Logo,

R e = V x ν = 1,5 ⋅ 0,8 8,565 ⋅ 10 - 5 = 1,4 ⋅ 10 4

Como R e < 5 ⋅ 10 5 , temos um escoamento laminar. Utilizando então a relação apropriada para o coeficiente de arrasto pontual, temos:

C D , x = 0 , 66 4 R e x 1 / 2

C D = 0,664 1,4 ⋅ 10 4 1 / 2 = 0,0 0561

Portanto, a força de arrasto é:

F D = 1 2 ⋅ 0,00561 ⋅ 864 ⋅ 1,5 2 = 5,5   N / m 2

Logo, temos a letra e).

Resposta

Letra e).

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