Questão 2 - A taxa de transferência de calor por convecção de ar quente a 100^circ C sobre um lado de uma placa plana com dimensão de 3 ft por 2 ft é determinado para ser 125 W quando a superfície da placa é mantida a 30^circ C. Qual é o coeficiente de transferência de calor por convecção médio entre a placa e o ar na unidade do sistema métrico (SI) W / m^2 K ? (2 pontos)

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem um problema de convecção de calor. O ar a 100 °C está batendo numa placa plana de 3 ft × 2 ft, e a gente sabe que a taxa de calor transferido é 125 W quando a superfície da placa está a 30 °C.
Conteúdo: convecção de calor (Lei de Newton do resfriamento), onde
dot Q = h,A,De
O que precisamos:
  • Converter área de pés para metros (SI)
  • Calcular a diferença de temperatura ΔT
  • Isolar o coeficiente e calcular

Passo 2

Primeiro, vamos converter as dimensões da placa de pés para metros.
1 ft = 0,3048 m
L = 3ft = 3 times 0,3048 = 0,9144m
W = 2ft = 2 times 0,3048 = 0,6096m
Agora a área em SI:
A = L times W = 0,9144 times 0,6096 = 0,5574m^2

Passo 3

A diferença de temperatura entre o ar e a placa é
De
(Como graus Celsius e Kelvin têm o mesmo tamanho de grau, Δ°C = ΔK.)

Passo 4

Pela Lei de Newton do Resfriamento (convecção):
dot Q = h,A,De
Queremos h = dot QA,De, então isolamos:

Passo 5

Substituindo os valores:
h = 125W0,5574m^2 times 70K = 12539,018 approx 3,20Wm^2,K

Resposta

O coeficiente médio de transferência de calor por convecção é aproximadamente
h approx 3,20;Wm^2cdotK

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