Enunciado

Fornos de convecção operam com base no princípio de promover convecção forçada em sua câmara interna com um ventilador. Um bolo pequeno deve ser assado em um forno quando o dispositivo convectivo está desativado. Nesta situação, o coeficiente convectivo por convecção natural associado ao bolo e à sua forma é de h n a t = 3   W / ( m 2 · K ) . O ar no interior do forno e as superfícies internas do forno encontram-se a T ∞ = T v i z = 180 ° C . Determine o fluxo térmico para a forma do bolo e sua massa quando eles são colocados no forno a uma temperatura inicial de T i = 24 ° C . Se o dispositivo convectivo for ativado, o coeficiente convectivo por convecção forçada passa a ser de h f o r = 27   W / ( m 2 · K ) . Qual é o fluxo térmico na massa se o dispositivo convectivo estiver ativado? Considere um valor para a emissividade da massa do bolo e sua forma de 0,97.

Passo 1

Calcularemos primeiramente o fluxo de calor entregue ao conjunto forma e massa:

q f o r ' ' = q c o n v ' ' + q r a d ' '

q f o r ' ' = h n a t T ∞ - T i + ε σ T v i z 4 - T i 4

Dados:

h n a t = 3   W / ( m 2 · K ) ;

T ∞ = T v i z = 180 ° C = 453   K ;

T i = 24 ° C = 297   K ;

ε = 0,97 ;

σ = 5,67 x 10 - 8   W / m 2 ⋅ K .

Temos:

q f o r ' ' = 3 ⋅ 453 - 297 + 0,97 ⋅ 5,67 x 10 - 8 ⋅ 453 4 - 297 4

q f o r ' ' = 2356   W / m 2

Passo 2

Agora, calcularemos o fluxo térmico na massa se o dispositivo convectivo estiver ativado:

q f o r ' ' = q c o n v ' ' + q r a d ' '

q f o r ' ' = h f o r T ∞ - T i + ε σ T v i z 4 - T i 4

Sendo:

h f o r = 27   W / ( m 2 · K ) .

Temos:

q f o r ' ' = 27 ⋅ 453 - 297 + 0,97 ⋅ 5,67 x 10 - 8 ⋅ 453 4 - 297 4 = 1888

q f o r ' ' = 6100   W / m 2

Resposta

q f o r ' ' = 2356   W / m 2

q f o r ' ' = 6100   W / m 2

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Das condições de contorno discutidas neste capítulo, liste todas aquelas que podem ser aplicadas ao lado direito do domínio computacional bidimensional representados na Figura P15-9C. Por que as outra
Considere o Problema 15-12C novamente, exceto que a condição de contorno no lado comum entre os blocos 1 e 2 será um ventilador com uma elevação de pressão especificada da direita para a esquerda do v
Considere o Problema 15-12C novamente, exceto que a condição de contorno no lado comum entre os blocos 1 e 2 será um ventilador com uma elevação de pressão especificada da direita para a esquerda do v
Um código CFD é usado para solucionar um escoamento bidimensional ( x ey ) , incompressível e laminar sem superfícies livres. O fluido é newtoniano. São usadas condições de contorno apropriadas. Liste
Para o domínio computacional bidimensional da Figura P 15 - 3 C , com a distribuição de nós dada, represente uma malha estruturada simples usando células de quatro lados, e represente uma malha não es