Responde Aí

Enunciado

O dióxino de carbono quente dos gases de escapamento (a 1 atm) está sendo resfriado por meio de placas planas. O gás a 220°C está escoando paralelamente ao longo das superfícies superior e inferior de uma placa plana de 1,5 m de comprimento e uma velocidade de 3 m/s. Considerando que a temperatura da superfície plana da placa é mantida a 80°C. Determine (a) o coeficiente local de transferência de calor por convecção a 1 m a partir do bordo de ataque, (b) o coeficiente médio de transferência de calor por convecção sobre a placa inteira, e (c) o fluxo de transferência de calor total para a chapa.

Passo 1

(a) Como sempre, precisamos primeiro calcular o valor de reynold para entendermos como é o comportamento do fluido na posição desejada, que nesse caso é em X = 1

Vamos pegar as propriedades do CO2 na temperatura de filme e depois calcular reynold, belê?

T f = 220 + 80 2 = 150 ° C

K = 0,0265 W m . K

v = 1,627   x   10 - 5 m 2 s

P r = 0,744

R e x = V X v = 3   x   1 1,627   x   10 - 5 = 1,85   x   10 5

Esse é um regime laminar porque estamos abaixo do reynold crítico para uma placa plana que é Re = 5 x 105, sacou?

Então agora é só usar a correlação apropriada às condições dadas e encontrar o valor de hX=1m, e a correlação para Nusselt local é:

N u x = h x X K = 0,332   R e x 0,5 P r 1 / 3

h x = K X 0,332 R e x 0,5 P r 1 / 3 = 0,0265 1 0,332   1,85   x   10 5 0,5   x   0,744 1 3 = 3,43 W m 2 ° C

Passo 2

(b) Para calcular o coeficiente de troca térmica convectivo médio, vamos seguir os passos idênticos feitos anteriormente, MASSSS a diferença é que agora queremos avaliar TODA A PLACA PLANA, então...

R e L = V L v = 3   x   1,5 1,627   x   10 - 5 = 2,766   x   10 5

Ainda permanecemos num escoamento laminar, então vamos usar a mesma correlação que usamos para calcular h do problema anterior, certo?

NÃOOOOOOO!!!!

Queremos agora calcular o h médio e não mais o local, então indepente se o regime permaneceu laminar ou não, usamos outra correlação pois queremos outro parâmetro, beleza?

N u = h L K = 0,664 R e L 0,5 P r 1 / 3

h = K L 0,664 R e L 0,5 P r 1 / 3 = 0,0265 1,5 x   0,664   x   2,766   x   10 5 0,5   x   0,744 1 3 = 5,6 W m 2 ° C

Passo 3

(c) Por fim, agora que temos o valor de h médio, podemos calcular o fluxo (W/m²) que é transmitido por convecção da seguinte maneira:

Obs: Não esquece de multiplicar a área por 2 porque estamos tendo troca de calor pela área inferior e superior da placa.

q = 2 A h T ∞ - T s → q A = q ' ' = 2 h T ∞ - T s = 1567 W m 2

Resposta

  1. h x = 3,43 W m 2 ° C
  2. h = 5,6 W m 2 ° C
  3. q ' ' = 1567   W / m 2
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