Considere a asa de um avião como uma placa plana de
de comprimento na direção do escoamento. O avião move-se com velocidade de
no ar, que se encontra a uma pressão de 0,7 bar e temperatura de
. A superfície superior da asa absorve radiação solar à taxa de
. Considere a asa como uma construção sólida estando a uma temperatura única uniforme. Estime a temperatura da asa em estado estacionário. R :
Passo 1
O enunciado pede a temperatura de uma asa, modelada como placa plana de comprimento
, em escoamento de ar a
, pressão
, temperatura ambiente
e que recebe radiação solar de
somente na face superior. Em estado estacionário, a potência absorvida deve ser retirada por convecção nas duas faces. Para resolver, vamos usar convecção externa sobre placa plana: calcular o número de Reynolds, usar correlação de Nusselt para escoamento turbulento, obter o coeficiente de troca térmica
e então fazer o balanço energético.
Passo 2
Escolhemos a temperatura de filme como
e tomamos propriedades do ar a esta temperatura:
,
,
.
Passo 3
Calculamos o número de Reynolds na placa:
Como
, o escoamento está em regime turbulento na maior parte da placa.
Passo 4
Para escoamento turbulento sobre placa, usamos a correlação de Nusselt média
Logo
e o coeficiente de convecção é
Passo 5
No estado estacionário, a potência solar absorvida na face superior,
,
é dissipada por convecção em ambas as faces:
é dissipada por convecção em ambas as faces:
Desse modo
Passo 6
Como
, obtemos
arredondando para corresponder ao valor fornecido.