Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 69
69 – Um tanque esférico de de diâmetro e espessura desprezível contém água com gelo a . O ar a escoa sobre o tanque com velocidade de . Determine a taxa de transferência de calor para o reservatório e a taxa na qual o gelo derrete. O calor de fusão da água a e .
Passo 1
Dados fornecidos:
Diâmetro do tanque esférico,
Temperatura do ar,
Velocidade do fluxo de ar,
Temperatura da superfície do tanque,
Calor de fusão de água,
Passo 2
Vamos considerar a temperatura de filme como e . Portanto, para esses valores, temos:
O número Prandtl é:
Condutividade térmica é:
A viscosidade dinâmica é:
Densidade:
Com a temperatura de
A viscosidade dinâmica é:
Passo 3
O número de Reynolds é determinado como:
O número de Nusselt é determinado a partir da equação dada por:
Passo 4
Podemos achar o coeficiente de transferência de calor por convecção a partir da seguinte relação:
Passo 5
A taxa de transferência de calor a partir do fio para o ar por metro de comprimento quando é inicialmente exposto ao ar, pode ser calculado da seguinte maneira:
Portanto, a taxa de transferência de calor é .
Passo 6
A taxa na qual o gelo derrete é determinada a partir da equação dada por:
A taxa na qual o gelo derrete é.