Em um sistema de resfriamento, a transferência de calor é realizada por convecção forçada. Assinale a alternativa que apresenta a ação que aumentaria o coeficiente de transferência de calor por convecção.
A) Reduzir a área de superfície de contato
B) Aumentar a velocidade do fluido
C) Diminuir a temperatura do fluido
D) Aumentar a viscosidade do fluido

Passo 1

O enunciado trata de transferência de calor por convecção forçada e pede para identificar qual ação aumenta o coeficiente de transferência de calor por convecção, normalmente denotado por h. Para resolver, vamos usar correlações que relacionam h a números adimensionais como o número de Reynolds Re e o número de Nusselt Nu.

Passo 2

Em convecção forçada, uma correlação clássica (para escoamento turbulento em tubos lisos) é
Nu = 0{,}023\,Re^{0{,}8}Pr^{0{,}4},
onde Re = \dfrac{\rho\,v\,L}{\mu} e Pr = \dfrac{c_p\,\mu}{k}.
O coeficiente de convecção h está relacionado a Nu por
h = \frac{Nu\,k}{L},
sendo k a condutividade térmica e L uma dimensão característica.

Passo 3

Analisando como cada ação afeta h:
  • Aumentar a velocidade do fluido v eleva o número de Reynolds Re, o que, pela correlação acima, aumenta Nu e consequentemente h.
  • Reduzir a área de contato não muda h (muda somente a vazão de calor Q=hA\Delta T).
  • Diminuir a temperatura do fluido afeta o gradiente térmico \Delta T mas não o coeficiente h de forma direta.
  • Aumentar a viscosidade \mu diminui Re e, portanto, reduz Nu e h.

Resposta

B) Aumentar a velocidade do fluido.

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