Um transistor quadrado de lado 60,0 mm é resfriado por uma matriz de 6,0 por 6,0 , jatos de gás nitrogênio que saem de bocais circulares com velocidade 22,0 m / s, temperatura -10,0^circ C e pressão 1,0 atm. Os bocais estão distribuídos uniformemente de forma alinhada com relação ao transistor, tem diametro 2,0 mm e distam do transistor 14,0 mm. Sabendo-se que a temperatura da superficie do transistor não pode ultrapassar 90,0^circ C, estime:
O Número de Reynolds baseado do diâmetro do bocal:

Passo 1

Beleza, então a questão quer saber o Número de Reynolds de um jato de nitrogênio saindo de um bocal circular de diâmetro 2,0 mm, com velocidade de 22,0 m/s, temperatura de –10 °C e pressão de 1 atm. Isso é um problema de mecânica dos fluidos, mais especificamente de escoamento interno/externo, e pra resolver precisamos de:
  • densidade do nitrogênio à –10 °C (pela equação dos gases ideais)
  • viscosidade dinâmica do nitrogênio à –10 °C (tabela ou Sutherland)
  • velocidade e diâmetro do bocal
  • fórmula do Número de Reynolds:
Re = rho , v , Dmu

Passo 2

Calcular a densidade p = rho , Rsp , T Longrightarrow rho = pRsp,T via gás ideal:
rho = 1,013times10^5296,9times263,15 approx 1,30 kg/m^3
com
Logo,

Passo 3

Escolher a viscosidade dinâmica mu approx 1,63times10^-5 Pacdot s do nitrogênio a 263 K. Pela tabela (ou fórmula de Sutherland) dá algo em torno de

Passo 4

Agora só aplicar
Re = rho,v,Dmu
onde
  • Re = 1,30 times 22,0 times 2,0times10^-31,63times10^-5 = 1,30 times 0,0441,63times10^-5 approx 3,5times10^3
Então

Resposta

O Número de Reynolds baseado no diâmetro do bocal é aproximadamente
boxedRe approx 3,5times10^3

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