Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 117
Uma placa fina metálica é isolada na superfície traseira e exposta à radiação solar na superfície frontal. A superfície exposta da placa tem absortividade de 0,7 para radiação solar. Se a radiação solar incide sobre a placa a uma taxa de 550 W/m² e a temperatura do ar circundante é 10 °C. determine a temperatura da superfície da placa quando a perda de calor por convecção se iguala à energia solar absorvida pela placa. Considere o coeficiente de transferência de calor por convecção como 25 W/m².K e ignore qualquer perda de calor por radiação.
Passo 1
Vamos analisar o enunciado pra entender o que a questão quer de você.
Queremos encontrar a temperatura da superfície quando a energia solar absorvida pela placa se iguala à perda de calor da placa por convecção.
Para isso, vamos usar duas equações.
A primeira é uma equação utilizada para calcular a taxa de energia solar absorvida pela placa:
sendo a absortividade, a área superficial da placa e o fluxo de calor proveniente da radiação solar.
Além disso, vamos utilizar uma equação para calcular a taxa de calor que deixa a aplaca por convecção:
Pra gente não se perder, as propriedades e grandezas que utilizaremos nesse problema são:
Passo 2
Como o próprio enunciado da questão afirma, a perda de calor por convecção é igual ao calor absorvido pela placa:
Podemos cancelar área superficial presente nos dois lados da equação, obtendo:
Substituindo os valores nas equa�es:
Resposta
Como demonstrado no Passo 2, a temperatura superficial quando a a perda de calor por convecção é igual ao calor absorvido pela placa é .