Um cilindro horizontal de aluminio, com diâmetro extemo de
e comprimento
a uma temperatura superficial de
, è resfriado por um escoamento horizontal transversal de ar com
e
. Determine a taxa de transferência de calor, considerando efeitos de convecçäo mista (natural e forçada simultaneamente).
Propriedade do Aluminio:
Propriedades do ar a
.
Propriedades do ar a
Passo 1
O enunciado pede a taxa de calor
de um cilindro horizontal de alumínio (diâmetro externo
,m, comprimento
,m) com temperatura superficial
,
C, resfriado por escoamento transversal de ar a
,
C e
,m/s. Vamos usar correlações para convecção forçada e natural em cilindro e depois combinar para convecção mista. Precisaremos calcular os números adimensionais
,
,
, determinar
e
, obter
, achar
e finalmente
.
Passo 2
Calcular o número de Reynolds e a convecção forçada em escoamento transversal ao cilindro usando a correlação de Zukauskas:
Para
e
, usa-se
Como
, obtemos
e portanto
Passo 3
Calcular o número de Grashof e a convecção natural em cilindro horizontal:
Então
. Para
,
e
Passo 4
Combinar convecções forçada e natural pela soma de cubos (
):
Passo 5
Calcular a área lateral do cilindro e a taxa de calor:
Resposta
A taxa de transferência de calor é