Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 123
Vento a 30 °C escoa sobre um tanque esférico de 0,5 m de diâmetro contendo água com gelo a 0 °C, a uma velocidade de 25 km/h. Se o reservatório é de casca fina com material de alta condutividade térmica, a taxa na qual o gelo derrete é
- 4,78 kg/h
- 6,15 kg/h
- 7,45 kg/h
- 11,8 kg/h
- 16,0 kg/h
(Tome e use para o ar , , , , )
Passo 1
Todas as propriedades que iremos precisar para a questão já nos foi fornecida! Então vamos lá.
Como o gelo está a 0 °C, todo o calor fornecido a ele é responsável pela sua transformação de fase. Portanto, ao fornecermos calor a uma taxa para o gelo, o mesmo irá derreter a uma taxa que pode ser expressa por:
E como expressamos esta taxa ? Ela consiste na taxa de transferência de calor do ar para o tanque devido a ação da convecção do ar. Podemos expressar matematicamente esta taxa por:
Portanto, a taxa que o gelo derrete consiste em:
Passo 2
Agora, percebam que, para a relação desenvolvida no final do Passo 1, nos falta o coeficiente de transferência de calor . E este é o trabalho da questão. Começaremos então pelo número de Reynolds. Logo,
Correlacionando agora o número de Nusselt e o coeficiente , temos:
Por fim, a taxa que o gelo derrete é:
Tenham sempre cuidado com as unidades!
Logo, temos a letra a).
Resposta
Letra a).