Ar a e com uma velocidade de , escoa paralelamente em torno de uma placa plana que está a uma temperatura uniforme de . A placa possui uma largura de , espessura desprezável e um comprimento de 2 m na direcção do escoamento de ar. Calcular o coeficiente de convecção num ponto a 1 m do bordo da placa e o calor trocado entre a placa e o ar.
Passo 1
O enunciado trata de convecção forçada sobre uma placa plana de comprimento e largura , imersa em ar a com velocidade . A placa está a . Vamos calcular (a) o coeficiente local de convecção em e (b) a taxa de calor trocada . O conteúdo usado é a correlação de Nusselt para escoamento sobre placa plana.
Passo 2
Escolhemos propriedades do ar à temperatura de filme
Valores típicos a : , , .
Calculamos o número de Reynolds local em :
Como , concluímos que o escoamento já está turbulento nesse ponto.
Passo 3
Para escoamento turbulento sobre placa plana usamos a correlação local
Calculando cada termo: , .
Logo
O coeficiente de convecção local é
Passo 4
Para a taxa total de calor usamos um coeficiente médio sobre . Como , usamos a correlação média em regime turbulento