Uma barra metálica com 10 mm de raio e
de comprimento encontra-se inicialmente a uma temperatura uniforme de 1000 K . A barra é subitamente exposta a um fluido a 350 K com h
. Após 30 s , qual a temperatura na linha de centro da barra a uma distância axial de 6 mm da sua extremidade? Dados:
Resp:
Passo 1
Resumo do enunciado: temos uma barra metálica de raio
(comprimento muito maior que o raio, de modo que podemos tratá-la como um cilindro “infinito” em termos de condução radial), inicialmente a
, subitamente exposta a um fluido a
com coeficiente de convecção
. Queremos a temperatura no centro
após
. O conteúdo a usar é a condução transiente radial num cilindro infinito, recorrendo ao número de Biot e ao número de Fourier e à carta de Heisler para cilindro.
Passo 2
Calcular as propriedades térmicas necessárias:
O raio é
, logo
Passo 3
Usando a carta de Heisler para cilindro infinito (eixo em
, curvas para diversos
), lemos o valor do parâmetro adimensional no centro
para
e
. Da carta obtém-se aproximadamente
Passo 4
Voltar à temperatura dimensional: