Óleo flui a 150^{\circ} \mathrm{C} sobre uma placa lisa mantida a 50^{\circ} \mathrm{C}. Se o coeficiente de transferência de calor por convecção forçada for de 300 \mathrm{w} / \mathrm{m}^{20} \mathrm{C}. Determine o fluxo de calor por m^{2} de área.

Passo 1

O enunciado trata de convecção forçada de um óleo que flui a 150^\circ\mathrm{C} sobre uma placa mantida a 50^\circ\mathrm{C}. Queremos calcular o fluxo de calor por unidade de área usando a Lei de Resfriamento de Newton, que diz que a taxa de transferência de calor por convecção é proporcional à diferença de temperatura entre o fluido e a superfície.

Passo 2

A Lei de Newton para convecção é
q = h\,A\,(T_\infty - T_s),
onde h é o coeficiente convectivo, T_\infty a temperatura do fluido e T_s a temperatura da superfície. Como queremos o fluxo por metro quadrado, definimos
\frac{q}{A} = h\,(T_\infty - T_s).
Substituindo h = 300\,\mathrm{W/(m^2\,^\circ C)}, T_\infty = 150^\circ\mathrm{C} e T_s = 50^\circ\mathrm{C}, obtemos
\frac{q}{A} = 300 \times (150 - 50) = 300 \times 100 = 30000\;\mathrm{W/m^2}.

Resposta

O fluxo de calor por metro quadrado é de 3{,}0\times10^{4}\,\mathrm{W/m^2}.

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