Um aquecedor de imersão de 750 W , na forma de um cilindro de
in de diâmetro e 6 in de comprimento, é colocado em água estagnada a
. Calcule a temperatura da superfície do aquecedor se ele estiver orientado com seu eixo na
a. vertical
b. horizontal
a. vertical
b. horizontal
Passo 1
O enunciado dá um aquecedor cilíndrico imerso em água estagnada a
(≈
), com potência
, diâmetro
in e comprimento
in. Vamos aplicar correlações de convecção natural para um cilindro isolado, computar o coeficiente global de convecção
via número de Nusselt
(função de
e
) e iterar na equação
para achar a temperatura de superfície
.
Passo 2
Convertemos unidades e definimos dados:
Propriedades da água no filme térmico (média entre
e
), aproximadas para
:
Passo 3
Definimos o número de Grashof de diâmetro
e a iteração:
Fazemos algumas iterações até convergir em
.
Passo 4
Para o cilindro vertical usamos a correlação de Churchill e Chu:
Iterando (três iterações são suficientes) obtemos
Passo 5
Para o cilindro horizontal usamos a correlação de Churchill e Chu:
Iterando da mesma forma chegamos a
Resposta
Vertical:
Horizontal:
Horizontal: