Conveccao Em Escoamento Externo

Método Empírico

Escoamento Externo

(((( ))))Pr,Re*, LxfNu ====

(((( ))))Pr,ReL

f

fk

LhNu ========

• Transferência de Calor

1

Método Empírico

• Transferência de Calor

2

∞∞∞∞++++====

TTT s

f

2

Escoamento Externo

Placa Plana em Escoamento Paralelo

Escoamento Laminar Sobre uma Placa Isotérmica (Re < 5x105)

3

Escoamento Externo

• Número de Nu local:

50Pr6.0PrRe332.0 3/12/1 <<== xx

xk

xhNu

• Número de Nusselt médio:

Obs.: Avaliar as propriedades na temperatura do filme

50Pr6.03/1Pr2/1Re664.0 ≤≤== xk

xxh

xuN

• Número de Nusselt local para Pr ≤ 0,05 (metais líquidos)

Onde é Número de Peclet

• Número de Nusselt local para Qualquer Número de Prandtl

=x xNu 2 Nu 4

Placa Plana em Escoamento Paralelo

Escoamento Laminar Sobre uma Placa Isotérmica

Escoamento Externo

• Número de Nusselt Local

5

Placa Plana em Escoamento Paralelo

Escoamento em regime turbulento (Re >5x105 )

Escoamento Externo

• Número de Nusselt médio:

60Pr6.0PrRe0296.0PrRe3/18.0 ≤≤≤≤≤≤≤≤======== xxx StNu

60Pr6.0PrRe0366.03/18.0 ≤≤≤≤≤≤≤≤======== x

xx

k

xhuN

6

Placa Plana em Escoamento Paralelo

Escoamento em regime de fronteira mista

Escoamento Externo

Rex,c= < 5x105

7

Placa Plana em Escoamento Paralelo

Escoamento em regime de fronteira mista

Escoamento Externo

• Número de Nusselt médio:

60Pr6.03/1Pr)8.0Re0366.0( ≤≤−== Axk

xxh

xuN

60Pr6.0)Re664.0Re0366.0( 5.08.0 ≤≤−= xcxcA

Rex,c= < 5x105 A=871

Condições de Fluxo Térmico Constante

• Número de Nusselt – Escoamento Laminar

• Número de Nusselt – Escoamento Turbulento

8

Placa Plana em Escoamento Paralelo

Escoamento Externo

O Cilindro em Escoamento Cruzado

Escoamento Externo

Considerações sobre o Escoamento

9

0dt

du

ds

dzg

ds

dp

ρ

1=++Equação de Euler:

10

O Cilindro em Escoamento Cruzado

Escoamento Externo

Considerações sobre o Escoamento

Número de Reynolds

ννννµµµµ

ρρρρ DVDVReD ==

Onde D é o diâmetro do cilindro

O Cilindro em Escoamento Cruzado

Escoamento Externo

Considerações sobre o Escoamento

5D 102Re ×≤

5D 102Re ×≥

• Camada limite permanece laminar

• Separação ocorre em °≈ 80θθθθ

• Ocorre transição na Camada limite

• Separação é retardada até °≈ 140θθθθ12

O Cilindro em Escoamento Cruzado

Escoamento Externo

Considerações sobre o Escoamento

O Cilindro em Escoamento Cruzado

Escoamento Externo

Transferência de Calor por Convecção

Número de Nusselt no ponto de Estagnação

( ) 3/12/1DD PrRe15,10Nu ==θθθθ

Número de Nusselt Médio (correlação empírica de Hilpert)

para Pr ≥ 0,6

3/1PrRe

m

DD Ck

DhNu ======== para Pr ≥ 0,7

OndePara estas correlações

as propriedades são

avaliadas na

temperatura do filme

13

O Cilindro em Escoamento Cruzado

Escoamento Externo

Transferência de Calor por Convecção

Número de Nusselt Médio (correlação empírica Churchill e Bernstein)

onde as propriedades são avaliadas na temperatura do filme.

14

para ReDPr ≥ 0,2

A Esfera

Escoamento Externo

Efeitos semelhantes aos que ocorrem na camada-limite do

cilindro

15

• Correlação proposta por Whitaker

( )4/1

s

4,03/2D

2/1DD PrRe06,0Re4,02Nu

++=

µµµµ

µµµµ

Válida para

( )

≤≤

×≤≤

≤≤

2,3/0,1

106,7Re5,3

380Pr71,0

s

4

µµµµµµµµ

*Todas as propri-

edades são ava-

liadas em T∞

exceto µs, que é

avaliada em Ts

• Correlação de Ranz e Marshall para gotas em queda livre

3/12/1DD PrRe6,02Nu +=

16

A Esfera

Escoamento Externo

*Todas as propriedades são avaliadas em T∞