Enunciado

Seja o nanofluido do Exemplo 2.2.

(a) Calcule os números de Prandtl do fluido base e do nanofluido, usando informações fornecidas no problema exemplo.

(b) Para uma geometria com uma dimensão característica fixa L, e com uma velocidade característica também fixa V, determine a razão entre os números de Reynolds associados aos dois fluidos, Renf/Refb. Calcule a razão entre os números de Nusselt médios, L,nf / L,fb, que está associada a coeficientes de transferência de calor médios idênticos para os dois fluidos, nf = fb.

(c) A dependência funcional do número de Nusselt médio em relação aos números de Reynolds e de Prandtl para um amplo conjunto de várias geometrias pode ser representada de uma forma geral por

sendo C e m constantes, cujos valores dependem da geometria a partir ou para a qual a transferência de calor por convecção ocorre. Na maioria das condições o valor de m é positivo. Para m positivo, é possível que o fluido base forneça taxas de transferência de calor convectivas maiores do que o nanofluido, para condições envolvendo uma geometria fixa, as mesmas velocidades características e temperaturas ambiente e superficial idênticas?

Passo 1

Vamos lá gente!! (a) Os números Prandtl para a água e o nanofluido são:

Passo 2

(b) Para uma determinada velocidade e comprimento característico,

Para os mesmos coeficientes de transferência de calor por convecção,

Passo 3

(c) Para que o fluido base tenha uma maior taxa de transferência de calor por convecção, seria necessário h b f > h n f . Usando a relação fornecida na declaração do problema,

Portanto, concluímos que o fluido base não proporcionaria maiores taxas de transferência de calor por convecção do que o nanofluido, desde que m seja positivo.

Resposta

a ) P r b f = 5.83 ,     P r h f = 4 . 8 9  

b ) R e n f R e b f = 1.022

c ) f l u i d o   b a s e   n ã o   p r o p o r c i o n a r i a   m a i o r e s   t a x a s   d e   t r a n s f e r ê n c i a   d e   c a l o r   p o r   c o n v e c ç ã o   d o   q u e   o   n a n o f l u i d o ,

  d e s d e   q u e   m   s e j a   p o s i t i v o .

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