Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 68
A temperatura do ar em uma noite clara permanece em cerca de 4°C. Mas a água congela naquela noite, por causa do efeito da radiação. Considerando o coeficiente de transferência de calor por convecção de 18 W/m2.K, determine o valor máximo da temperatura efetiva do céu naquela noite.
Passo 1
Nossa situação é a seguinte:
Água está congelada e recebe irradiação . Sabendo que o ar tem uma temperatura e coeficiente convectivo , devemos encontrar a temperatura do céu. Para resolver este problema vamos considerar que o sistema está em regime estacionário. Tudo bem? Vamos lá!
Passo 2
Se estamos em regime estacionária significa que não há acúmulo de energia. Então, a energia que a água recebe é igual ao que ela perde. Ok?
Neste exercício a água só recebe energia da irradiação do céu e por convecção com o ar externo e perde por radiosidade. Então:
A irradiação pode ser calculada por:
A radiosidade é dada por:
Para concluir o exercício precisamos ainda da emissividade e reflexividade da água. Como a água está congelada, vamos considerar as propriedades da neve:
Passo 3
Então, temos que:
Resposta
A temperatura do céu é de .