Repita o Prob. 8-64 para um duto horizontal circular de de diâmetro.

a) Como o  do calor gerado no interior sistema eletrônico é transferido para o ar, à transferência de calor para o ar pode ser escrita como:

Aqui, é o fluxo mássico, é o calor específico, é a temperatura do ar na entrada, é a temperatura do ar na saída, é a densidade do ar e é o fluxo volumétrico. Substituindo os termos pelos dados fornecidos no enunciado, temos:

Portanto, a temperatura de saída do ar é .

b) Agora, vamos calculando o diâmetro hidráulico do tubo circular. Assim temos:

Aqui,  é o diâmetro hidráulico,  é a área da seção transversal do duto e  é o perímetro do duto. Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos, temos:

Podemos calcular a velocidade média do fluxo com a seguinte expressão:

Aqui, é o fluxo volumétrico, é a área da seção transversal e é a velocidade média.

Com a velocidade média podemos calcular o número de Reynolds. Assim temos:

Substituindo a velocidade media, temos:

Substituindo os termos pelos dados fornecidos no enunciado, temos:

Como o valor do número de Reynolds está entre e , há turbulência no fluxo. Portanto, considerando o fluxo como um fluxo turbulento totalmente desenvolvido.

Portanto, podemos calcular o número de Nusselt usando a relação de Dittus-Boelter. Assim temos:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos, temos:

Com o número de Nusselt, podemos calcular o coeficiente de transferência de calor usando a seguinte relação:

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos, temos:

Podemos então calcular a temperatura na superfície usando a expressão para calcular a taxa de transferência de calor. Assim temos:

Substituindo os termos pelos dados fornecidos no enunciado e encontrado nos passos anteriores, temos:

Portanto, a temperatura mais alta da superfície é .