Transmissão de Calor

• Exercício 4.1. Em uma placa plana de 150 X 100 mm, eletricamente aquecida, a máxima temperatura permissível no centro da placa é 135 oC. Para este caso específico o número de Grashof é 2,2 x 107 e o número de Prandt é 0,7. Sabendo que a equação empírica, obtida com o auxílio da análise dimensional, que descreve a convecção natural ( regime laminar ) em uma placa plana é dada pela equação 4.11 : ( eq. 4.11 )
Calcular o fluxo de calor por transferido por convecção, por ambos lados da placa, para o ar atmosférico a 25 oC ( kar = 0,026 Kcal/h.m.oC ). A dimensão característica ( L ) é comprimento da placa : L =0,15 m
O de coeficiente de película do ar em volta da placa é calculado a partir da equação 4.11 :

O fluxo de calor por convecção é dado pela equação de Newton ( equação 4.1 ) :

4.4. RESISTÊNCIA TÉRMICA NA CONVECÇÃO

Como visto anteriormente, a expressão para o fluxo de calor transferido por convecção é :

( eq. 4.12 )

Um fluxo de calor é também uma relação entre um potencial térmico e uma resistência :

( eq. 4.13 )

Igualando as equações 4.11 e 4.12, obtemos a expressão para a resistência térmica na convecção :

( eq. 4.14 )

4.5. MECANISMOS COMBINADOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR (CONDUÇÃO E CONVECÇÃO)

Consideremos uma parede plana situada entre dois fluidos a diferentes temperaturas. Se as temperaturas T1 e T4 dos fluidos são constantes, será estabelecido um fluxo de calor único e constante através da parede (regime permanente). Um bom exemplo desta situação é o fluxo de calor gerado pela combustão dentro de um forno, que atravessa a parede por condução e se dissipa no ar atmosférico.

Utilizando a equação de Newton ( equação 4.1 ) e a equação para o fluxo de calor em uma parede plana ( equação 3.6 ), podemos obter as seguintes equações para o fluxo de calor transferido pelo forno :

( eq. 4.15 ) ( eq. 4.16 ) ( eq. 4.17 )

Colocando as diferenças de temperatura nas equações 4.14 a 4.16