7-17 (7-16) Durante um dia frio de inverno, o vento está soprando a , paralelo a parede de uma casa de 4 m de altura e 10 m de comprimento. Considerando que o ar externo está a e a temperatura da superfície da parede é , determine a taxa de perda de calor por convecção dessa parede. Qual seria sua resposta se a velocidade do vento fosse duplicada?
Passo 1
O enunciado pede a taxa de perda de calor por convecção de uma parede plana vertical de altura e comprimento , exposta a vento paralelo à superfície. A temperatura do ar é e da parede . Vamos fazer convecção forçada externa sobre placa plana, estimando o coeficiente de transferência de calor médio com a correlação de Nusselt para escoamento predominantemente turbulento:
Passo 2
Calculamos a temperatura de filme
Tf=Ts+Tinfty2=12+52=8,5^circ C
e, a partir de tabelas para o ar a Tf, adotamos nu=1,5times10^-5,m^2/s, k=0,025,W/(mcdot K), Pr=0,71.
Passo 3
Convertendo a velocidade do vento
V1 = 55,km/h = 55cdot10003600=15,28,m/s
e calculando o número de Reynolds na altura da placa