Questăo 1 (2,5 Pontos) - Chapas delgadas de aço, quadradas, com 1 metro de lado, ao serem retiradas de um formo para tratamento térnico, a 300^{\circ} \mathrm{C}, sio resfriadas por ar atmosférico a 20^{\circ} \mathrm{C} com velocidade 10 \mathrm{m} / \mathrm{s} em escoamento paralelo sobre as chapas. Ao serem retiradas do forno, sào posicionadas de modo que ambos os lados sejam resfriados. Nestas condiçôes, determine a taxa de transferência de calor no instante inicial deste processo de resfriamento.
Considere para o ar: k=0,036 \mathrm{~W} \cdot \mathrm{~m}^{-1} \cdot \mathrm{~K}^{-1} ; v=30,4 \times 10^{-6} \mathrm{~m}^{2} \cdot \mathrm{~s}^{-1} \mathrm{Pr}=0,69
Passo 1
O enunciado pede a taxa de calor inicial ao resfriar por convecção forçada uma chapa de aço fina, quadrada de lado L=1{,}0\\ \mathrm{m}, com temperatura inicial T_i=300\,^\circ\mathrm{C}, imersa em ar a T_\infty=20\,^\circ\mathrm{C} que escoa paralelamente com v=10\\ \mathrm{m/s}. Ambas as faces da chapa são expostas ao ar, com propriedades do ar: k=0{,}036\\ \mathrm{W/(m\cdot K)}, \nu=30{,}4\times10^{-6}\\ \mathrm{m^2/s}, \Pr=0{,}69.
Para obter \dot Q no instante inicial, vamos:
calcular o número de Reynolds sobre a placa;
identificar o regime de escoamento e escolher a correlação de Nusselt;
Comparando com o valor crítico Re_{\rm cr}\approx5\times10^5, o escoamento sobre a placa está em regime laminar. Para placa de temperatura constante, a correlação média é