Água
escoa ao longo da superfície superior de uma placa plana isotérmica de 5 m de comprimento cuja temperatura é mantida em
, com uma velocidade de
. Qual a taxa de calor por unidade de largura de toda a placa.
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem água a 20 °C que passa rente a uma placa de 5 m de comprimento mantida a 84 °C, com velocidade de 0,05 m/s. O lance é um problema de convecção forçada laminar sobre placa plana. Para resolver vamos precisar das propriedades da água (viscosidade, condutividade térmica, número de Prandtl) avaliadas na temperatura-filme
e das correlações de Nusselt para escoamento laminar sobre placa plana.
Passo 2
Primeiro, definimos as propriedades da água em
(consulta em tabela):
Aqui
é a viscosidade cinemática,
a condutividade e
o número de Prandtl.
Passo 3
Calcular o número de Reynolds na borda da placa (
):
Como
, está no regime laminar (ou muito próximo).
Passo 4
Na convecção laminar sobre placa plana, a correlação local de Nusselt é
onde
. Para achar a taxa total de transferência por unidade de largura (
), integrarmos
com . Fazendo a conta sai a forma fechada
Passo 5
Só substituir os números:
Então
Resposta
A taxa de calor por unidade de largura da placa é aproximadamente