Um escoamento de ar a 80 kPa e 30^{\circ} \mathrm{C} escoa-se sobre uma placa retangular com 2 metros de comprimento e 1,5 metros de largura com uma velocidade de 20 \mathrm{~m} / \mathrm{s}. A temperatura da
a) Calcule o fluxo de calor em x=0,15 \mathrm{~m}, onde x é a distância ao bordo de ataque da placa. superfície da placa é mantida constante e igual a 80^{\circ} \mathrm{C}.
b) Calcule a potência calorífica dissipada, pela placa, na região onde a camada limite é laminar
c) Calcule a potência calorífica dissipada, pela placa, na região turbulenta da camada limite
Passo 1
O enunciado descreve um escoamento de ar sobre uma placa plana de comprimento L=2{,}0\\ \mathrm{m} e largura W=1{,}5\\ \mathrm{m} com velocidade livre U_\infty=20\\ \mathrm{m/s}. A temperatura do fluido é T_\infty=30^\circ\mathrm{C} e a da superfície da placa é T_s=80^\circ\mathrm{C}. Vamos usar convecção forçada em placa plana com correlações de Nusselt para camada limite laminar e turbulenta, calculando (a) o fluxo de calor local em x=0{,}15\\ \mathrm{m}, (b) a potência dissipada na região laminar e (c) a potência na região turbulenta.
Das tabelas para ar a T_f\approx55^\circ\mathrm{C} tomamos \displaystyle k = 0{,}0275\\ \mathrm{W/(m\cdot K)},\quad \nu = 1{,}85\times10^{-5}\\ \mathrm{m^2/s},\quad Pr = 0{,}7. O número de Reynolds local em x=0{,}15\\ \mathrm{m} é