Transferência de Calor

Faculdades alfa Alves Faria

Exercícios do livro Frank Incropera Transferência de Calor e Massa.

Goiânia
Nov de 2014
PROBLEMA 2.2
CONHECIDO: tubulação de água quente coberta com espessa camada de isolamento.
ENCONTRAR: distribuição de temperatura esboço e dar breve explicação para justificar a forma.
ESQUEMA:

PRESSUPOSTOS: (1) condições de estado estacionário, (2) Um dimensional-(radial) de condução, (3) Não geração interna de calor, (4) Isolamento tem propriedades uniformes e independentes da temperatura posição. ANÁLISE: A lei de Fourier, Eq. 2.1, para um presente-dimensional (cilíndrico) sistema radial tem a forma

onde Ar = 2πr é o comprimento axial do sistema de tubagens-isolamento. Reconhecer que para o estado estacionário condições, sem geração de calor interno, um balanço de energia no sistema requer

Assim qr = constante.
Isto é, qr é independente de raio (r). Uma vez que a condutividade térmica também é constante, segue-se que
Esta relação requer que o produto do gradiente de temperatura radial, dT / dr, e o raio, r, mantém-se constante durante todo o isolamento. Para a nossa situação, a distribuição de temperatura deve aparecer como mostrado no desenho.
COMENTÁRIOS: (1) Note-se que, enquanto qr é uma constante e independente de r, qr” não é uma constante. Como faz qr”(r) variam com r? (2) Reconhecer que o gradiente de temperatura radial, dT / dr, diminui com o raio crescente.

PROBLEMA 6,40
Conhecido: as condições de fluxo de ar associados com uma placa plana força de arrasto e.
Encontrar: Taxa de transferência de calor a partir da placa.
ESQUEMA:

PRESSUPOSTOS: (1) Chilton - Colburn analogia é aplicável.
PROPRIEDADES: Tabela A-4, do ar (70 ° C, 1 atm): ρ = 1,018 kg / m3, cp = 1009 J / kg⋅K, Pr = 0,70, ν = 20,22 × 10-6m2 / s.
ANÁLISE: A taxa de transferência de calor a partir da placa é: onde h pode ser obtido a partir da analogia Chilton-Colburn,

Assim,

A taxa de calor