Conveco em placa plana
Conveco em placa plana:camadas limitesTransferncia de Calor
IIProfessor Jean-Marc Stephane LafayAs camadas limites
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Exigncias
Conservao de massaQuantidade de movimentoConservao de energiaA
transio do escoamento laminar para turbulento depende da geometria
e da aspereza da superfcie, da velocidade do escoamento livre, da
temperatura da superfcie, do tipo de fludo, entre outros parmetros.
O regime de escoamento depende principalmente da relao entre as
foras de inrcia e viscosas no escoamento. Esta relao chamada nmero
de Reynolds, que uma grandeza adimensional e para fluxo externo
expressa por:Nmero de Reynolds
No escoamento de um fludo sobre a superfcie de uma placa, a
camada em contato com a superfcie tentar arrastar longitudinalmente
a placa por atrito, exercendo uma fora de atrito nela. Do mesmo
modo, uma camada de fludo mais rpida tentar arrastar a camada mais
lenta adjacente e exercer uma fora de atrito, por causa do atrito
entre as duas camadas.
Uma vez conhecido o coeficiente de atrito mdio de uma dada
superfcie, a fora de atrito sobre toda a superfcie determinada
por:
Para compreender o sentido fsico do nmero de Nusselt,
considere-se um escoamento de espessura L com a diferena de
temperatura T=T2-T1A transferncia de calor para o escoamento ser
por conveco quando o escoamento estiver em movimento e por conduo
quando o escoamento estiver em repouso.
Nmero de NusseltA razo entre os dois d:A espessura relativa das
camadas limite fluidodinmica e trmica descreve-se pelo nmero
adimensional de Prandtl, parmetro, definido como:Nmero de
Prandtl
gua escoa a uma velocidade de u = 1 m/s sobre uma placa de
comprimento L = 0,6 m. Considere dois casos, um no qual a
temperatura da gua de aproximadamente 300 K e o outro para uma
temperatura aproximada da gua de 350 K. Nas regies laminar e
turbulenta, medidas experimentais mostram que os coeficientes
convectivos locais so bem descritos por:hlam(x) = Clam x-0,5 e
hturb(x) = Cturb x-0,2Onde x tem a unidade de m. A 300 K,Clam,300 =
395 W/(m1,5 K) Cturb,300 = 2330 W/(m1,8 K)Enquanto a 350 K,Clam,350
= 477 W/(m1,5 K) Cturb,350 = 3600 W/(m1,8 K)Como est evidente, a
constante, C, depende da natureza do escoamento, assim como da
temperatura da gua, em funo da dependncia com a temperatura de
vrias propriedades do fluido. Determine o coeficiente convectivo
mdio, h-, sobre a placa inteira para as duas
temperaturas.Propriedades da guaT = 300 K = 997 kg / m3, = 855 x
10-6 N s / m2T = 350 K - = 974 kg / m3, = 365 x 10-6 N s / m2
Lista de exerccios Incropera Sexta
edio6.136.146.156.186.196.246.346.356.386.476.61
