Enunciado

65 – Repita o Prob. 7-64 para um local a 3000   m de altitude onde a pressão atmosférica é 70,12   k P a .

Passo 1

A temperatura de filme é determinada a partir da seguinte relação:

T f = T s + T ∞ 2

= 65 + 30 2

= 47,50   ℃

Passo 2

Com a pressão de 1   a t m e temperatura de superfície de 47,5   ℃ , temos:

O número Prandtl é:

P r = 0,7235

Condutividade térmica é:

k = 0,02717   W m ⋅ ℃

A viscosidade cinemática é:

v = 1,774 × 10 - 5   m 2 / s

Passo 3

Para um local com 3000   m de altitude com a pressão atmosférica de 70,12   k P a , apenas a viscosidade cinemática do ar será afetada.

P = 70,12     K P a 1   a t m 101,325   K P a  

P = 0 , 6920   a t m

Para achar a nova viscosidade cinemática, usaremos a seguinte expressão:

v = v 1 a t m 0,1855

= 1,774 × 10 - 5   0,6920

= 2,563 × 10 - 5   m 2 / s

Passo 4

Calcule o número de Reynolds.

R e = V D v

Onde D é o diâmetro do duto e V a velocidade do ar.

= 200 60 m s ( 0,2   m ) 2,563 × 10 - 5   m 2 / s

R e = 2,601 × 10 4

Como R e < 2 × 10 5 o fluxo é considerado laminar. Temos para o cilindro não-circular a seguinte tabela:

Como o nosso tubo é quadrado de acordo com a imagem do problema, temos que:

c = 0,102

m = 0,675

Para a correlação de Hilpert:

N u d = C ⋅ R e D m ⋅ P r 1 3    

N u d = 0,102 ⋅ 2,601 × 10 4 0,675 ⋅ 0,7235 1 3

N u d = 87,48

Passo 5

Podemos achar o coeficiente de transferência de calor, a partir da seguinte relação:

N u = h D k

h = N u ⋅ k D  

= 87,48 × 0,02717 0,2

h = 1 1 , 88   W m 2 ⋅ K

Passo 6

A potência total dos dispositivos eletrônicos é:

Q ˙ = h A s ( T s - T ∞ )

= 11,88     W m 2 ⋅ K × 4 × 0,2 m × 1,5 m × ( 65 - 30 )

Q ˙ = 499   W

Resposta

Q ˙ = 499   W

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