Um cilindro (D = 12,7 mm e L = 94 mm) é aquecido internamente por uma resistência elétrica com potência de 46W e com 15% de dissipação de potência....

a) Para determinar o coeficiente de película, podemos utilizar a equação da taxa de transferência de calor por convecção: q_conv = h*A*(T_s - T_inf) Onde: q_conv = taxa de transferência de calor por convecção h = coeficiente de película A = área de superfície do cilindro T_s = temperatura da superfície do cilindro T_inf = temperatura do fluido (ar no túnel de vento) Podemos calcular a área de superfície do cilindro utilizando a fórmula: A = 2*pi*r*L + pi*r^2 Onde: r = raio do cilindro = D/2 = 6,35 mm L = comprimento do cilindro = 94 mm Substituindo os valores, temos: A = 2*pi*6,35*94 + pi*(6,35)^2 A = 0,0126 m^2 Agora podemos calcular o coeficiente de película: h = q_conv/(A*(T_s - T_inf)) h = (46*(1-0,15))/(0,0126*(128,4-26,5)) h = 47,8 W/(m^2*K) b) Para comparar o resultado com uma correlação apropriada, podemos utilizar a correlação de Churchill e Bernstein para fluxo turbulento em cilindros: Nu = 0,3 + (0,62*Re^(1/2)*Pr^(1/3))/(1 + (0,4/Pr)^(2/3))^(1/4)*(1 + (Re/282000)^(5/8))^(4/5) Onde: Nu = número de Nusselt Re = número de Reynolds = rho*v*D/mu Pr = número de Prandtl = mu*Cp/k rho = densidade do ar = 1,2 kg/m^3 v = velocidade do ar = 10 m/s mu = viscosidade dinâmica do ar = 1,8*10^(-5) Pa*s Cp = calor específico do ar = 1005 J/(kg*K) k = condutividade térmica do ar = 0,026 W/(m*K) Substituindo os valores, temos: Re = 1,2*10*0,0127/(1,8*10^(-5)) = 10133 Pr = 1,8*10^(-5)*1005/0,026 = 0,69 Nu = 0,3 + (0,62*10133^(1/2)*0,69^(1/3))/(1 + (0,4/0,69)^(2/3))^(1/4)*(1 + (10133/282000)^(5/8))^(4/5) Nu = 51,7 Agora podemos calcular o coeficiente de película utilizando a equação: h = Nu*k/D h = 51,7*0,026/0,0127 h = 107,1 W/(m^2*K) Podemos observar que o valor obtido experimentalmente (47,8 W/(m^2*K)) é menor do que o valor obtido pela correlação (107,1 W/(m^2*K)). Isso pode ser devido a fatores como a rugosidade da superfície do cilindro, que não foi considerada na correlação, ou a turbulência do fluxo, que pode ter sido afetada pela presença da resistência elétrica dentro do cilindro.