Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 23
23 - Uma pessoa média gera calor a uma taxa de enquanto descansa em um quarto a . Supondo que um quarto desse calor seja perdido da cabeça e considerando a emissividade da pele como , determine a temperatura média da superfície da cabeça quando ela não estiver coberta. A cabeça pode ser aproximada como uma esfera de de diâmetro, e as superfícies internas da sala podem ser consideradas na temperatura ambiente.
Passo 1
Usando a abordagem de tentativa e erro, a temperatura da superfície deve ser assumida inicialmente. O número de Rayleigh e o número de Nusselt dependem apenas da temperatura da superfície.
Portanto, vamos usar a temperatura da superfície como
Temos que a temperatura de filme é:
Portanto, temos as seguintes propriedades do ar para a pressão de e .
A Condutividade térmica é:
A Viscosidade cinemática é:
O número Prandtl é:
A gravidade é:
Passo 2
O Coeficiente de expansão é:
Encontre o comprimento da característica.
Usando os valores acima, o número Rayleigh se torna:
Passo 3
Usando o número de Rayleigh, calcule (número de Nusselt):
Passo 4
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Passo 5
Um quarto do calor total é perdido na cabeça.
Calcule o calor perdido da cabeça.
Escreva a equação geral da perda de calor da cabeça devido à convecção e radiação.
Assim, o valor obtido da temperatura da superfície é aproximadamente igual ao valor assumido da temperatura da superfície.
Portanto, a temperatura média da superfície da cabeça quando não está coberta é .