Q107

Convecção de calor, ou simplesmente convecção, é o transporte de energia térmica promovido pela ação de um escoamento. Nos casos em que o escoamento é provocado por algum agente externo ao processo de transferência de calor, tal como um ventilador ou uma bomba, classifica-se a convecção como forçada. Se, no entanto, o escoamento é provocado pela ação da força de empuxo, originada pela estratificação de massa específica em virtude das variações de temperatura, a convecção é dita livre ou natural. Considerando os processos de transferência de calor por convecção, assinale a opção correta.

(A) Em um processo de transferência de calor por convecção forçada em que o escoamento é paralelo uma placa plana, o coeficiente global de transferência de calor depende da condutividade térmica do material da placa.
(B) O coeficiente de transferência de calor por convecção em um escoamento de água através de um tubo de seção circular, em regime permanente, completamente desenvolvido e laminar, não depende da vazão do escoamento.
(C) Em convecção natural, a origem do escoamento é a estratificação de massa específica, portanto, os modelos para estudo desse tipo de problema devem sempre considerar o escoamento como compressível.
(D) Em um processo de transferência de calor por convecção forçada em que o escoamento é paralelo a uma placa plana, a camada limite hidrodinâmica é sempre mais fina que a camada limite térmica.
(E) Em um processo de transferência de calor por convecção forçada em que o escoamento é laminar e paralelo a uma placa plana, a espessura da camada limite térmica será tanto maior quanto maior for o número de Reynolds do escoamento.

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  • Oouro

    Dois anos depois… mas vamos lá, discordo… pois se você alterar o K do material ira automaticamente alterar a temperatura que está em equilíbrio na superfície, alterando assim o dT e consequentemente o dU

  • Gustavo B Stringari

    Leletim ajudou tanto que eu tb tenho de dar uma força aqui… O processo à que se refere o item A é a transferência de calor entre o fluido e a placa (e não através da placa até outra superfície ou material). Dessa forma, a resistência da placa não é acrescida no cálculo do coeficiente global de transferência de calor, que continua sendo o próprio coeficiente convectivo. 

    Olhando o processo apenas como a transferência de calor entre a placa e o fluido, ainda assim poderíamos supor uma influência indireta da condutividade térmica sobre a temperatura da superfície do material. Porém, isso afeta unicamente o potencial (delta T) e não o coeficiente global (U), já que não é considerada uma resistência. Nada de bibliografias, confesso que essa é apenas uma interpretação! 

  • Gustavo B Stringari

    Leletim ajudou tanto que eu tb tenho de dar uma força aqui… O processo à que se refere o item A é a transferência de calor entre o fluido e a placa (e não através da placa até outra superfície ou material). Dessa forma, a resistência da placa não é acrescida no cálculo do coeficiente global de transferência de calor, que continua sendo o próprio coeficiente convectivo. 

    Olhando o processo apenas como a transferência de calor entre a placa e o fluido, ainda assim poderíamos supor uma influência indireta da condutividade térmica sobre a temperatura da superfície do material. Porém, isso afeta unicamente o potencial (delta T) e não o coeficiente global (U), já que não é considerada uma resistência. Nada de bibliografias, confesso que essa é apenas uma interpretação! 

  • Leletim

    Em relação a letra A, quando a placa é fina e de metal é comum considerar desprezível a resistência térmica a condução na parede dos tubos de um trocador para a definição do coeficiente global de transferencia de calor. No entanto, acredito que esta questão deixou as alternativas muito vagas. 

  • Mirterra

    da uma olhada na resposta da helena lá embaixo…

  • Daniel

    Não entendo como a letra B pode ser verdadeira. O número de Nusselt depende do número de Reynolds que por sua vez varia com a velocidade, que, é proporcional a vazão!

    Nu=f(Re,Pr)

    Esse caso, por acaso, seria então uma excessão?

  • Helena_coimbra

    Pag 338 do Incropera :

    Em um tubo circular caracterizado pelo fluxo uniforme de calor na superfície e condições plenamente desenvolvidas em escoamento laminar, o número de Nusselt é uma constante (=4,36), independente de Reynolds e Prandtl e da posição axial.

    Lembrando que Nu = hD/k

  • Anônimo

    Fiquei com uma dúvida sobre a letra B. O Incropera diz que o coeficiente de transferência de calor por convecção depende da geometria da superfície, da natureza do movimento do fluido e por uma série de propriedades termodinâmicas e de transporte do fluido. Mas essa série de propriedades não inclui a vazão? Eu pergunto isso porque pensando intuitivamente, se você usar um ventilador sobre uma superfície quente, quanto maior a velocidade do ventilador, mais rápido a superfície se esfriará. Então a constante de transferência não sofreu uma variação com a velocidade?

  • Leletim

    Alguns comentários para discutirmos!

    Letra A: Errado – Estou em dúvida nessa. Procurei em várias fontes e a definição de coeficiente global de transferencia de calor está sempre associada a trocador de calor, dependendo da condutividade do material.

    Letra B: Correta – No escoamento completamente desenvolvido termicamente de um fluido com propriedades constantes, o coeficiente de transferencia de calor por convecção é uma constante, ou seja, independente da vazão do escoamento.
    Letra C: Errada – Os efeitos da variação de massa específica (escoamento compressível) se tornam notáveis em velocidades altas. O fenômeno de convecção natural envolve velocidades baixas. Letra D: Errado – d = espessura da camada limite hidrodinâmica e dt = espessura da camada limite térmica -> d/dt = Pr^1/3  (camada laminar) –> Logo depende das propriedades do fluido (número de prandt). Por exemplo em gases, as espessuras são iguais. Para óleo a espessura termica é menor que hidrodinamica; na região turbulenta, a espessura das duas camadas aumentam e tem aproximadamente o mesmo valor. 

    Letra E: Errado – Para o escoamento laminar e paralelo a placa plana –> d=dt*Pr^1/3 –> Número de Prandt é propriedade de transporte do fluido –> d = 5x/(Re^1/2) –> aumenta o Numero de Reynold –> diminui a espessura da camada limite hidrodinâmica –> diminui a espessura da camada limite térmica 

  • Gabrielly

    A camada limite diminui quando aumentamos o Número de Reynolds, não o inverso. Por isso a letra E está errada.

  • Mirterra

    condutividade termica não é para condução? acho q por isso a letra A está errada.
    na letra C não precisa considerar compressível
    na D não sei o q é certo na verdade, mas sempre desconfie de “SEMPRE” e  ”NUNCA”
    agora, pq a E tá errada e a B tá certa eu tb não sei.

  • Dan

    B?! Achei que a resposta fosse “A”! Alguém sabe essa?

  • Dan

    B?! Achei que a resposta fosse “A”! Alguém sabe essa?