A superfície de uma placa plana de 2 m de comprimento é mantida a
e água a temperatura de
e velocidade de
escoa sobre a superfície.
a) Calcule a taxa de transferência de calor por unidade de largura da placa (
pts).
b) Se um arame fosse colocado próximo à borda de ataque para induzir turbulência sobre o comprimento total, qual seria a taxa de transferência de calor? (3 pts)
c) Em qual situação a troca de calor foi maior? Justifique. (2 pts)
Propriedades da água
a) Calcule a taxa de transferência de calor por unidade de largura da placa (
b) Se um arame fosse colocado próximo à borda de ataque para induzir turbulência sobre o comprimento total, qual seria a taxa de transferência de calor? (3 pts)
c) Em qual situação a troca de calor foi maior? Justifique. (2 pts)
Passo 1
O enunciado trata da transferência de calor por convecção sobre uma placa plana de comprimento
m, mantida a
C, com água a
C e velocidade
m/s escoando sobre ela. O que precisamos:
- Definir o número de Reynolds em
: - Para escoamento laminar desenvolver a correlação de Nusselt média
e daí obter . - Para escoamento turbulento forçado (induzido desde a borda de ataque) usar
obtendo análogo. - Calcular as taxas de calor por unidade de largura:
Passo 2
Calcular
e diferença de temperatura:
Passo 3
Escoamento laminar:
Passo 4
Escoamento turbulento desde a borda:
Passo 5
Comparando as duas situações, a troca de calor é maior quando o escoamento é turbulento, pois a turbulência intensifica a mistura do fluido junto à parede, reduzindo a espessura da camada térmica e aumentando o coeficiente de convecção
.
Resposta
(a)
(b)
(c) A troca de calor é maior na situação turbulenta, pois a turbulência torna a camada térmica mais fina e eleva o coeficiente de convecção.
(b)
(c) A troca de calor é maior na situação turbulenta, pois a turbulência torna a camada térmica mais fina e eleva o coeficiente de convecção.