EXERCÍCIO 2:
- Experimentos foram conduzidos com um cilindro metálico com
de diâmetro e 94 mm de comprimento. O cilindro é aquecido internamente por um aquecedor elétrico e é submetido a um escoamento cruzado de ar no interior de um túnel de vento a baixas velocidades. Sob um conjunto específico de condições experimentais, nas quais a velocidade e a temperatura do ar na corrente a montante do cilindro são mantidas em
e
, respectivamente, a dissipação de potência no aquecedor foi medida, sendo
, enquanto a temperatura média na superfície do cilindro foi determinada igual a
. Estima-se que
da dissipação de potência sejam perdidos em função dos efeitos cumulativos da radiação na superfície e da condução pelos terminais nas extremidades do cilindro. Determine: a) o coeficiente convectivo a partir das observações experimentais e b) o coeficiente convectivo calculado por uma correlação apropriada.
Passo 1
O enunciado descreve um cilindro de diâmetro
e comprimento
, aquecido com potência
em escoamento cruzado de ar a
e
. A temperatura média da superfície é
e estima-se que
da potência é perdido por radiação e condução de extremidades. Pede-se:
a) o coeficiente convectivo experimental e
b) o coeficiente convectivo calculado por correlação.
a) o coeficiente convectivo experimental
b) o coeficiente convectivo calculado
Passo 2
A potência removida por convecção é
Passo 3
A área lateral do cilindro vale
A diferença de temperatura é
Logo
Passo 4
Para a correlação, usamos a temperatura de filme
Propriedades do ar em
:
Passo 5
A velocidade cinemática é
O número de Reynolds é
E o número de Prandtl é
.
Passo 6
Usamos a correlação de Churchill–Bernstein para cilindro em escoamento cruzado:
Passo 7
Calculando cada termo:
Logo
Passo 8
Finalmente
Resposta
a)
b)
b)