Apostila_Transcal_Mecfluidos
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A dimensão característica ( L ) é comprimento da placa : L =0,15 m<br />
O de coeficiente de película do ar em volta da placa é calculado a partir da equação dimensional<br />
hL .<br />
Nu = = 0,555 Gr 1 1<br />
4<br />
× × Pr 4<br />
k ar<br />
0,15<br />
1<br />
7<br />
1<br />
4<br />
4<br />
2 o<br />
( 2,2×<br />
10 ) × ( 0,7) ⇒ h = 6,03Kcal<br />
h.<br />
m . C<br />
h×<br />
= 0,555×<br />
0,026<br />
O fluxo de calor por convecção é obtido pela equação de Newton ( equação 1.21 ) :<br />
q& = h. A.<br />
∆T<br />
= 6,03×<br />
[ 2 × ( 0,10 × 0,15)<br />
] × ( 135 − 25)<br />
q& = 19,<br />
86 Kcal h<br />
Exercício R.1.3.2. Em uma instalação industrial, ar quente a 300 °C flui sobre uma placa fina metálica plana,<br />
com velocidade de 36 km/h. Como a placa contém alguns sensores, a mesma deve ser mantida a uma<br />
temperatura de 27 °C. Para isto, utiliza-se um sistema de refrigeração composto por tubos sob a placa, por onde<br />
circula água de refrigeração. Considerando que a placa é quadrada, com 1,5 m de lado, determine o fluxo de<br />
calor a ser extraído pelo sistema de refrigeração para manter a placa na temperatura de 27 °C.<br />
Dados/Informações Adicionais para o Exercício:<br />
- Considere regime permanente e despreze os efeitos da radiação e da condução.<br />
- Para fluxo laminar ( Re < 500000 ) seguinte correlação adimensional é apropriada:<br />
1<br />
2<br />
L<br />
1<br />
2<br />
Nu = 0,<br />
664 . Re . Pr<br />
- Para fluxo turbulento ( Re > 500000 ) seguinte correlação adimensional é apropriada:<br />
1<br />
4 5 3<br />
Nu = 0,0296 . Re . Pr , onde :<br />
h .L<br />
- Número de Nulsselt : Nu L<br />
=<br />
k<br />
onde: h : coeficiente de película ( W/m 2 .K )<br />
L : largura da placa ( m )<br />
k : condutividade térmica do ar ( W/m.K )<br />
v∞<br />
.L<br />
- Número de Reynolds : Re L<br />
=<br />
υ<br />
onde: v<br />
∞<br />
: velocidade do fluxo de ar ( m/s )<br />
ν : viscosidade cinemática do ar ( m2/s )<br />
- Número de Prandt : Pr ( função da temperatura da película )<br />
- As propriedades do ar e o número de Prandt são tabelados em função temperatura da película.<br />
Calculando a temperatura da película ( média entre a superfície o fluxo de ar ), obtemos os dados em<br />
uma tabela de propriedades do ar :<br />
TS<br />
+ T∞<br />
27 + 300<br />
T<br />
f<br />
= = = 163.5°<br />
C<br />
2 2<br />
- condutividade térmica do ar : k = 0,0364 W/m.K<br />
- viscosidade cinemática do ar : ν = 3,13 x 10-5 m2/s<br />
- Número de Prandt : Pr = 0,687<br />
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