PP Cap7

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Fenômenos de Transporte II 
Karla Miranda Barcellos 
UFAL-CTEC-ENQ 
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PROBLEMAS PROPOSTOS DE CONVECÇÃO FORÇADA EXTERNA 
1. Hidrogênio a 20oC e à pressão de 1 atm escoa sobre uma placa plana, a uma velocidade de 3m/s. Se a 
placa tem 1m de largura e esta a 80
o
C, calcule as seguintes quantidades a x= 3 m e à distância 
correspondente ao ponto de transição e x = 30 m, considere o Reynolds de Transição, Rexc=5x10
5
. 
 a- espessura da camada limite hidrodinâmica em mm. 
 b- coeficiente local de atrito, adimensional 
 c- coeficiente médio de atrito 
 d- força de arraste em kgf 
 e- espessura da camada limite térmica em mm 
 f- coeficiente local de transmissão de calor 
 g- coeficiente médio de transmissão de calor 
 h- fluxo de calor entre a placa e o fluido 
 
2. Determine a perda de calor por unidade de tempo em kcal/h, de uma parede de um edifício sobre o qual 
o vento sopra a 16 km/h paralelamente à sua superfície. A parede tem 25m de comprimento e 6m de 
altura, sua temperatura superficial é de 26
o
C e a temperatura do ar ambiente é de 40
o
C. Despreze a troca 
de calor por radiação da parede. 
 
3. O canal de tempo informa que é um dia quente e úmido, com uma temperatura do ar de 90ºF, uma brisa 
de 10 mph (milhas/h) na direção sudoeste e sol claro com uma radiação solar de 400 W/m². Considere a 
parede de uma construção metálica sobre a qual o vento sopra. O comprimento da parede na direção do 
vento é de 10 m e a emissividade da parede é de 0,93. Suponha que toda a irradiação solar seja 
absorvida, que a irradiação do céu seja desprezível e que o escoamento seja turbulento sobre a parede. 
Estime a temperatura média da parede. 
 
4. Água à velocidade de 2,5m/s escoa paralelamente à superfície de uma placa plana fina lisa e horizontal, 
de 0,9m de comprimento. Determine as espessuras da camada limite térmica e hidrodinâmica e o 
coeficiente local de atrito no ponto médio da placa. Qual será o calor transmitido da placa à água, por 
unidade de tempo e por metro de largura da placa, se a temperatura da superfície foi mantida uniforme a 
150
o
C, e sendo a temperatura da corrente principal da água 20
o
C. 
 
5. Uma tubulação de vapor sem isolamento térmico é utilizada para transportar vapor a altas temperaturas 
de um prédio para outro. A tubulação tem 0,5 m de diâmetro, apresenta uma temperatura superficial de 
150ºC e está exposta ao ar ambiente a -10ºC. O ar se move em escoamento cruzado sobre a tubulação 
com uma velocidade de 5 m/s. Estime a perda de calor por unidade de comprimento da tubo. Se isolar a 
tubulação com espuma de uretano rígida com espessura de 10 mm, estime a perda de calor e a 
temperatura da superfície. 
 
6. Ar a 25ºC escoa sobre uma esfera, com 10 mm de diâmetro, com uma velocidade de 25 m/s, enquanto a 
superfície da esfera é mantida a 75ºC. Determine a força de arrasto na esfera e a taxa de transferência de 
calor saindo da esfera. 
 
7. Ar atmosférico a 25ºC e a uma velocidade 0,5 m/s, escoa em torno de um bulbo incandescente de 50 W 
cuja temperatura superficial é de 140ºC. O bulbo pode ser aproximado a um a esfera com 50 mm de 
diâmetro. Qual é a taxa de transferência de calor perdida por convecção para o ar?