Lista_Convecção de calor e massa - escoamento externo PDF

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Lista de perguntas e respostas...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DOS ALIMENTOS Transferência de Calor e Massa 7ª Lista de Exercícios Transferência de calor e Massa por convecção Professora: Bruna de Souza Nascimento Parte 1 – Cálculo do coeficiente de transferência de calor por convecção Exercícios Incropera 7ª Edição: 6.5; 6.6; 6.18 1- No escoamento sobre uma superfície o perfil de temperatura tem a forma:

T ( y )=D+Ey +Fy 2 −Gy 3 Onde os coeficientes de D, E, F e G são constantes. Obtenha uma expressão para o coeficiente convectivo h em termos de T∞, dos coeficientes apropriados e das propriedades dos fluidos.

2- Em uma aplicação específica que envolve o escoamento de ar sobre uma superfície aquecida, a distribuição de temperatura na camada-limite pode ser aproximada por:

T −T s u y =1−exp (−Pr ∞ ) T ∞− T s ν Onde y é a distância normal à superfície e o número de Prandtl (Pr=cpµ/k=0,7) é uma propriedade adimensional do fluido. Sendo T ∞=400K, Ts=300K e

u∞ / ν

= 5000m-1, qual é o fluxo térmico na superfície? Resposta: 9205W/m2

Parte 2 - Escoamento externo 3- Ar a 15°C move-se com velocidade inicial de 30 m/s sobre uma placa plana horizontal cuja superfície se encontra em temperatura uniforme igual a 90°C. A placa tem 0,6 m de largura e 1,2 m de comprimento. Calcule a quantidade de calor transportado. Dados: kar=0,029 W/m°C, ν =15,1x10-6 m2/s, Pr = 0,7. Resposta:4409 W. 4- Óleo moto a 60°C escoa ao longo da superfície de uma placa plana de 5 m de comprimento cuja temperatura é mantida a 20°C, com velocidade de 2 m/s. Para uma placa plana o Reynolds crítico (ponto de transição entre o escoamento laminar e turbulento) vale 5x105. Com base neste valor é possível determinar se o escoamento é laminar ou turbulento, ou transita nestes dois tipos de escoamento, podendo ser laminar e turbulento ao longo da placa. Além disso, determine a taxa de transferência de calor por unidade de largura de placa. Resposta: -10550,3 W/m.

5- Uma bola de aço inoxidável de 15 cm de diâmetro é removida de um forno a uma temperatura uniforme de 350°C. A bola é então colocada em um fluxo de ar de 1 atm e 30ºC com velocidade de 6 m/s. A temperatura da superfície da bola eventualmente cai para 250ºC. Determine o coeficiente convectivo médio de transferência de calor durante o resfriamento. Resposta: 25,3 W/m2ºC.

6- Ar a 25°C escoa sobre uma esfera, com 10 mm de diâmetro, em uma velocidade de 25m/s, enquanto a superfície da esfera é mantida a 75°C. Qual é a taxa de transferência de calor saindo da esfera? Resposta: 3,07 W. 7- Ar seco a 15°C e 85 kPa escoa ao longo de uma superfície molhada de 2 m de comprimento a uma velocidade de escoamento livre de 3 m/s. Determine o coeficiente médio de transferência de massa. Resposta: 0,00463 m/s.

8

Considere um pátio de concreto molhado de 5 x 5 m com espessura média de água de 0,2 mm. Agora, um vento de 50 km/h sopra a superfície. Considerando que o ar está a 1 atm, 15°C e 35% de umidade relativa, determine quanto tempo vai levar para o pátio secar completamente. Resposta: 12,4 min.

9

Uma bola esférica de naftalina de 5 cm de diâmetro está suspensa em uma sala a 1 atm e 25°C. Determine o coeficiente médio de transferência de massa entre a naftalina e o ar considerando que o ar é forçado a escoar sobre a naftalina a uma velocidade de 4,5 m/s. O número de Scmidt da naftalina no ar a temperatura ambiente é 2,35.Resposta: 0,0160 m/s....