Problemas de Convecção Forçada em Diferentes Cenários

Convecção Forçada 1 Um ventilador que pode fornecer velocidades de ar de até 30 ms deve ser utilizado em um túnel de vento de baixa velocidade com ar atmosférico a 23 C Se algum desejá utilizar o túnel de vento para estudar o comportamento da camadalimite sobre uma placa plana com números de Reynolds de até 10³ qual é comprimento mínimo da placa a ser usada Sendo Rexc 5 10⁵ a que distancia da boba frontal ocorre a transição 2 Em um dia de verão a temperatura do ar é de 30 C e sua umidade relativa é de 55 Água evapora da superficie de um lago a uma taxa de 008 kgh por m² de área de sua superficie A temperatura da água também é de 30 C Determine o valor do coeficiente de transferência de massa por convecção 3 Óleo de motor a 100 C escoa a 01 ms sobre uma placa plana com 1 m de comprimento mantida a 20 C Determine A As espessuras das camadaslimite de velocidade e térmica na borda de saída da placa B O fluxo térmico local e a tensão de cisalhamento local na borda da placa C A força de arrasto e a taxa de transferência de calor totais por unidade de largura da placa 4 Um chip de silício quadrado com 10 mm de lado é isolado termicamente em um de seus lados e resfriado no lado oposto por ar atmosférico em escoamento paralelo com u₀ 20 ms e T₀ 24 C Quando em operação a dissipação de potência elétrica no interior do chip mantém um fluxo térmico uniforme na superfície residual A temperatura do chip não pode exceder 80 C em qualquer ponto de sua superfície A Qual é a potência máxima permitida B Se o chip for instalado no interior de um substrato que fornece um comprimento inicial sem aquecimento de 20 mm qual será a potência máxima permitida 5 Um elemento aquecedor elétrico na forma de um longo cilindro com diâmetro D 12 mm condutividade térmica k 240 Wm K massa específica ρ 2700 kgm³ e calor específico cp 900 Jkg K é instalado em um duto através do qual ar a uma temperatura de 30 C escoa a uma velocidade de 8 ms escoa em escoamento cruzado em relação ao elemento aquecedor A Desprezando a radiação calcule a temperatura superficial em regime estacionário quando a energia elétrica dissipada por unidade de comprimento do aquecedor é de 1000 Wm B Se o aquecedor for ativado estando a uma temperatura inicial de 30 C estime o tempo necessário para a sua temperatura superficial atingir uma temperatura 10 C inferior ao seu valor em regime estacionário 6 Determine o coeficiente de transferência de calor por condução a resistência térmica convectiva e a taxa de transferência de calor por convecção que estão associados ao escoamento cruzado de ar a pressão atmosférica sobre um cilindro de diâmetro D 100 mm e comprimento L 2 m A temperatura do cilindro é Ts 70 C enquanto a velocidade e a temperatura do ar são V 3 ms e T 20 C respectivamente Responda graficamente a variação do coeficiente de transferência de calor por convecção e a taxa de transferência de calor a partir do cilindro no intervalo entre 005 m D 05 m