5 Lista Convecção de calor e escoamento externo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DOS ALIMENTOS
Transferência de Calor e Massa
5ª Lista de Exercícios 
Transferência de calor 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
No escoamento sobre uma superfície o perfil de temperatura tem a forma:
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.
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: 
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 = 5000m1, qual é o fluxo térmico na superfície? Resposta: 9205W/m2
Parte 2 - Escoamento externo
 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, =15,1x106 m2/s, Pr = 0,7. Resposta:4408,56 W.
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.
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.
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.