Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 75
Seja uma esfera com diâmetro de e uma temperatura superficial de , que está imersa em um fluido a uma temperatura de e a uma velocidade de . Calcule a força de arrasto e a taxa de transferência de calor quando o fluido é (a) água e (b) ar a pressão atmosférica. Explique por que os resultados para os dois fluidos são tão diferentes?
Passo 1
Vamos lá! Nosso problema pede a força de arrasto e a taxa de transferência de calor, mas antes vamos fazer um esboço do nosso problema para facilitar nossa vida.
Vale ressaltar que a placa possui temperatura maior do que o pino logo o sentido do aquecimento é da placa pro pino
Agora precisamos fazer nossas famosas considerações. Hehe (u.u)
Passo 2
(a)
Vamos lá, vamos usar os dados da tabela , para a água a :
Agora precisamos calcular o coeficiente de Reynolds para encontrarmos a força de arrasto do ar:
Da figura temos que a força de arrasto fica:
Passo 3
Sendo podemos usar a relação de Whitaker que é dada por:
Substituindo pelos dados na tabela:
Lembrando que:
Por fim podemos calcular nossa taxa de transferência de calor, assim:
Passo 4
(b)
Vamos lá, vamos usar os dados da tabela ,para o ar a :
Agora precisamos calcular o coeficiente de Reynolds para encontrarmos a força de arrasto do ar:
Da figura temos que a força de arrasto fica:
Passo 5
(b)
Sendo podemos usar a relação de Whitaker que é dada por:
Substituindo pelos dados na tabela:
Lembrando que:
Por fim podemos calcular nossa taxa de transferência de calor, assim:
Isso é tudo pessoal! \o/
Resposta
(a)
(b)