Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 60
60 – Um sistema de aquecimento deve ser concebido para manter as asas de uma aeronave que viaja a uma velocidade de acima da temperatura de congelamento durante o voo a de altitude, onde as condições atmosféricas padrão são e . Aproximando a asa como um cilindro de seção transversal elíptica cujo eixo menor é 50 cm
E ignorando a radiação, determine o coeficiente médio de transferência de calor por convecção sobre a superfície da asa e a taxa média de transferência de calor por unidade de superfície.
Passo 1
Vamos assumir que a temperatura de congelamento é .
Agora vamos calcular a temperatura de filme, para prosseguir.
Aqui, é a temperatura atmosférica.
Passo 2
Com a pressão de e temperatura média do filme , temos:
Obs.: Nesse caso é preciso fazer interpolação linear!!!
O número Prandtl é:
Condutividade térmica é:
A viscosidade cinemática é:
Passo 3
A viscosidade cinemática será afetada pela mudança da pressão atmosférica. Por isso, precisamos converter a pressão em .
Para achar a nova viscosidade cinemática, usaremos a seguinte expressão:
Passo 4
Calcule o número de Reynolds:
Aqui, é a velocidade do ar e o diâmetro do cilindro.
Substitua para e para o .
Como o fluxo é considerado turbulento. Dessa forma, o número de Nusselt será calculado com a seguinte equação:
Passo 5
Podemos achar o coeficiente de transferência de calor por convecção sobre a superfície da asa, a partir da seguinte relação:
Passo 6
Agora, podemos encontrar a taxa média de transferência de calor por unidade de superfície, usando a seguinte equação:
Portanto, a taxa média de transferência de calor é .