Enunciado

A superfície superior de um compartimento aquecido possui uma porção muito lisa (A) e outra acentuadamente rugosa (B), e encontra-se em contato com uma corrente de ar atmosférico. Com o interesse de minimizar a transferência de calor por convecção total na superfície, qual das duas orientações, (1) ou (2), é preferível? Se Ts = 100°C, T∞ = 20°C e u∞ = 20 m/s, qual é a taxa de transferência de calor por convecção em toda a superfície para essa orientação?

Passo 1

Vamos lá gente!! Como a Configuração (2) resulta em uma camada limite turbulenta sobre toda a superfície, a menor transferência de calor está associada à Configuração (1). Encontremos,

Passo 2

Portanto, na Configuração (1), a transição ocorrerá imediatamente antes da superfície rugosa (xc = 0,48m). Note que:

N u - L = 0 . 037 R e L 4 5 - A P r 1 / 3

Para um número de Reynolds de transição de R e x , c = 5 × 10 5 (que cabe no nosso problema na parte 1), o A vale 871.

Já para quando é totalmente turbulento (que é na segunda parte, a rugosa), o A vale zero.

Para a config (1),

Portanto,

E,

Resposta

q 1 = 1568   W

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