03)Uma placa plana de
é suspensa em uma sala e submetida a escoamento de ar paralelo em sua superfície, ao longo do lad de 3 m de comprimento. A temperatura e a velocidade do escoamento livre do ar são
e
. A força de arrasto total agindo na placa é medida como
. Determine o coeficiente médio de transferência de calor para convecção nesta placa. Supondo condições operacionais constantes, efeitos de extremidades são desprezíveis e pressão atmosférica local de 1 atm.( 2,0 pontos)
Passo 1
O enunciado dá uma placa plana de
submetida a escoamento de ar a
e
. Foi medida a força de arrasto total
. Pede-se o coeficiente médio de transferência de calor por convecção
.
Conteúdo: convecção externa sobre placa plana e analogia momento–calor (Chilton–Colburn).
Conteúdo: convecção externa sobre placa plana e analogia momento–calor (Chilton–Colburn).
Passo 2
Obtemos as propriedades do ar a
e
(valores tabulados):
,
;
;
,
,
.
Passo 3
Calculamos o coeficiente médio de atrito
a partir da força de arrasto:
Passo 4
Pela analogia de Chilton–Colburn vale
onde
é o número de Stanton médio. Logo
E o número de Nusselt médio é
Finalmente
Passo 5
Calculamos
Resposta
O coeficiente médio de transferência de calor é