Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 132
Um tanque esférico de 4 m de diâmetro contém água com gelo a 0°C. O tanque é de casca fina, portanto a temperatura da superfície externa pode ser considerada igual à temperatura da água com gelo no interior. Agora, o reservatório é colocado em um grande lago a 20°C. A taxa que o gelo derrete é
(a) 0,42 kg/s
(b) 0,58 kg/s
(c) 0,70 kg/s
(d) 0,83 kg/s
(e) 0,98 kg/s
Passo 1
O que temos é: gelo à 0°C será derretido devido a transferência de calor por convecção natural. Ou, em outras palavras:
E o exercício nos pede para determinar . O 333.700 J/Kg, para . Além disso, temos o diâmetro da esfera 4 m e as temperaturas 20°C e 20°C. Nos resta determinar o coeficiente convectivo.
Antes disso, vamos calcular a temperatura de filme:
As propriedades da água nesta temperatura são:
A correlação de Nusselt para uma esfera é:
Passo 2
Precisamos ainda do número de Rayleigh. Vamos a ele:
Voltando para a correlação de Nusselt:
Passo 3
Retornando à nossa primeira equação:
Resposta
Alternativa (a).