Determinar o fluxo de calor por convecção de um fluido escoando sobre a superfície de um sólido, sabendo que a temperatura do fluido na distância crítica é de 97°C e a temperatura da superfície é mantida a 45°C. Considerar o coeficiente de transferência de calor por convecção como sendo 16,50 W/m²·°C.

Questão

Determinar o fluxo de calor por convecção de um fluido escoando sobre a superfície de um sólido, sabendo que a temperatura do fluido na distância crítica é de 97°C e a temperatura da superfície é mantida a 45°C. Considerar o coeficiente de transferência de calor por convecção como sendo 16,50 W/m²·°C.

Imagem 1

Fórmula: q/A = q'' = h · ΔT

Alternativas

A) q'' = -85,8 W/m²

B) q'' = -858 W/m²

97%

C) q'' = -85,8 kW/m²

D) q'' = -858 kW/m²

Explicação

Pela lei de resfriamento de Newton (convecção):

  q=hΔT\;q^{\prime\prime}=h\,\Delta T

onde, tomando o sentido do fluxo da superfície para o fluido como positivo, a diferença de temperatura é:

ΔT=TsT=4597=52C\Delta T = T_s - T_\infty = 45 - 97 = -52\,^{\circ}C

Agora calculando o fluxo de calor por convecção:

  q=16,50(W/m2C)×(52C)=858W/m2\;q^{\prime\prime}=16{,}50\,(\text{W/m}^2\cdot ^\circ\text{C})\times (-52\,^\circ\text{C}) = -858\,\text{W/m}^2

O sinal negativo indica que o calor está fluindo do fluido (mais quente) para a superfície (mais fria).

Alternativa correta: (B).

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