Determinação da velocidade de escoamento externo turbulento de máxima transferência de calor.

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TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA II
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TEC 3

Determinação da velocidade de escoamento externo turbulento de máxima transferência de calor.

Prof. Dr. Cássio Roberto Macedo Maia

Aluno:

Nícolas Lara 200820421

Ilha Solteira, 3 de outubro de 2012.
Objetivo

Determinar analiticamente a velocidade de escoamento que produzirá o maior coeficiente de transferência de calor por convecção médio em um escoamento externo turbulento de amônia sobre uma placa plana.

Introdução

O escoamento paralelo sobre uma placa plana ocorre em inúmeros problemas de transferência de calor em engenharia.

O desenvolvimento da camada limite hidrodinâmica laminar começa a se formar na borda de ataque (x=0) e a transição para turbulento ocorre em uma faixa de número de Reynolds, que por convenção pode ser aproximada para o valor de 5 x 105.

Figura 1 – Transição laminar-turbulenta em um escoamento externo sobre placa plana. [2]

O cálculo do coeficiente de transferência de calor por convecção (h) neste tipo de escoamento, pode ser feito pelo cálculo do número de Nusselt (Nu), que é calculado por equações distintas para os regimes laminares e turbulentos:

Escoamento Laminar: Nu = 0,664.Re1/2 Pr1/3

Escoamento Turbulento: Nu = (0,037.Re4/5 – 871).Pr1/3

Assim, da definição do número de Nusselt, h pode ser calculado:

h = Nu.k / L

Onde:

Re = u∞L/v (Número de Reynolds)

Pr = v/α (Número de Prandt)

Para aplicações práticas, é interessante determinar qual valor da velocidade de escoamento (u∞) produzirá um número de Reynolds que maximizará o número de Nusselt em escoamento turbulento, e consequentemente também o coeficiente de transferência de calor por convecção.

Procedimento Experimental e Resultados

Neste trabalho, tentamos encontrar o valor da