Um tubo vertical, de 150 mm de diâmetro e 1 m de comprimento, tem água escoando em toda a sua superfície externa, a uma velocidade de
. A temperatura da água é uniforme a
, e a temperatura da superfície do tubo é mantida a
. Sob essas condições, os efeitos de convecção natural são importantes para a transferência de calor no processo?
Passo 1
O enunciado descreve um tubo vertical de diâmetro externo
e comprimento
, com água escoando ao longo da superfície externa à velocidade
. A temperatura da água é
e a do tubo é
. Para avaliar se a convecção natural é importante, usamos o número de Richardson
onde
Geralmente, se
a convecção forçada domina e os efeitos de convecção natural são desprezíveis; se
, a convecção natural domina; para
, ambos os mecanismos são importantes.
Passo 2
Calculamos primeiro o número de Reynolds. A temperatura da água é
, para a qual a viscosidade cinemática vale aproximadamente
Logo
Passo 3
Agora o número de Grashof. Usamos
Então
Passo 4
Calculamos
Como
, os efeitos de convecção natural não podem ser desprezados nem dominam totalmente: ambos os modos de transferência de calor são relevantes.
Resposta
Sim. Como o número de Richardson é da ordem de
, conclui-se que os efeitos de convecção natural são importantes e não devem ser desprezados no processo.