316440224-Questoes-teoricas-Capitulo-7-Transferencia-de-Calor-Incropera

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Capítulo 7 
O que é um escoamento externo? 
- O escoamento sem limitação de um fluido sobre uma superfície é umescoamento 
externo. EX: o escoamento de ar sobre uma bola ou sobre umtubo exposto durante 
uma ventania.
- Como a espessura da camada limite de velocidade varia com a distância 
da aresta frontal no escoamento laminar sobre uma placa plana? E no 
escoamento turbulento? O que determina a espessura relativa das 
camadas limite de velocidade, térmica e de concentração no escoamento 
laminar? E no escoamento turbulento? 
A espessura aumenta com o aumento de x mas diminui com o aumento da 
velocidade de corrente livre. Isso ocorre tanto no regime laminar quanto no 
turbulento. 
- Como o coeficiente convectivo local de transferência de calor e de massa 
varia com a distância da aresta frontal no escoamento laminar sobre uma 
placa plana? E no escoamento turbulento? E em escoamentos nos quais a 
transição para turbulento ocorre sobre a placa? 
Escoamento laminar: Na aresta frontal da placa h é infinito e decresce com x^-1/2 
no sentindo do escoamento. 
Escoamento turbulento: No escoamento turbulento h varia mais gradualmente, com
x^-1/5 no sentindo do escoamento. 
Camada limite mista: No início o escoamento é laminar e decresce a uma taxa de 
x^-1/2, em seguida o escoamento se torna turbulento, quando se atinge a distancia
critica, e h adquire o valor máximo. Posteriormente o escoamento se torna 100% 
turbulento e volta a decair com x^-1/5. 
- Como a transferência de calor local na superfície de uma placa plana é 
afetada pela existência de um comprimento inicial não aquecido? 
Não há transferência de calor no comprimento inicial não aquecido. 
- Quais são as manifestações da separação da camada limite de superfície 
de um cilindro circular em escoamento cruzado? Como a separação é 
afetada se o escoamento a montante for laminar? E turbulento? 
Caso 1 (Re < 10^5): Partindo do ponto de estagnação, Nu decresce com o aumento
de θ como um resultado do desenvolvimento da camada limite laminar. Contudo 
uma valor mínimo é atingido em θ=80°, onde a separação e Nu passa a aumentar 
com θ devido à mistura associada à formação de vórtices na esteira. 
Caso 2 (Re > 10^5): A variação de Nu com θ é caracterizada pela existência de dois
mínimos. O declínio de Nu a partir do ponto de estagnação é novamente devido ao 
desenvolvimento da camada limite laminar, porem, o aumento brusco que ocorre 
entre 80° e 100° é causado pela transição para o regime turbulento. Com o 
posterior desenvolvimento da camada limite turbulenta, Nu começa novamente a 
diminuir, até que, no ponto de separação (140°) aumenta como um resultado da 
mistura na região de esteira. O aumento de Nu com o aumento de Re é devido a 
uma redução correspondente na espessura da camada limite. 
- Como a variação do coeficiente convectivo local na superfície de um 
cilindro circular com escoamento cruzado é afetado pela separação da 
camada limite? E Pela transição da camada limite? Onde ocorrem os 
máximos e mínimos locais do coeficiente convectivo sobre a superfície? 
Com a separação da camada limite o coeficiente convectivo aumenta como 
resultado da mistura na região da esteira. Na transição da camada limite, o 
coeficiente convectivo aumenta devido aos vórtices gerados. Os máximos ocorrem 
na separação e na transição e os mínimos logo antes destes pontos. 
- Como o coeficiente convectivo médio em um tubo varia com a sua 
localização em uma matriz tubular? 
O coeficiente em um tubo na primeira coluna é aproximadamente igual àquele em 
um único tubo em escoamento cruzado, enquanto coeficientes de transferência de 
calor maiores estão associados aos tubos localizados nas colunas internas. Isto 
ocorre pois os tubos localizados na primeira coluna atuam como uma malha gerado 
de turbulência, que por sua vez aumenta o coeficiente de transferência de calor nos
tubos localizados nas colunas seguintes. Porém, as condições de transferência de 
calor tendem a se estabilizar, de tal modo que ocorre apenas uma pequena 
mudança no coeficiente de transferência de calor nos tubos que se encontram 
alé.m da quarta ou quinta coluna. 
- O que é uma correlação empírica da transferência de calor ou de massa? 
Quais são os parâmetros adimensionais inerentes da convecção forçada? 
Uma correlação empírica é inferida a partir de dados experimentais. Parâmetros 
adimensionais: Nu, Pr e Re. 
No método empírico, a hipótese de propriedades do fluído constantes está 
frequentemente implícita nos resultados. Porém, as propriedades do fluído variam 
com a temperatura através da camada-limite, e essa variação influencia na taxa de 
transferência de calor. Para tratar esta influência, utiliza-se a temperatura da 
camada limite média (temperatura de filme). 
Diferença entre abordagem experimental e empírica: Na abordagem experimental, 
ocorre a execução de medidas da transferência de calor e de massa sob condições 
controladas em laboratório e a correlação de dados em termos de parâmetros 
adimensionais apropriados. Na abordagem teórica, ocorre a resolução das equações
da camada limite para uma determinada geometria. 
- o que é temperatura de filme? 
Temperatura de filme é a temperatura média da camada limite, calculada por:
- Que diferença de temperaturas tem que ser usada quando do cálculo da taxa de 
transferência de calor total em uma matriz tubular? 
Deve ser utilizado a média logarítmica das diferenças de temperatura