Conveccao Em Escoamento Externo
Transcript of Conveccao Em Escoamento Externo
Método Empírico
Escoamento Externo
(((( ))))Pr,Re*, LxfNu ====
(((( ))))Pr,ReL
f
fk
LhNu ========
• Transferência de Calor
1
Método Empírico
• Transferência de Calor
2
∞∞∞∞++++====
TTT s
f
2
Escoamento Externo
Placa Plana em Escoamento Paralelo
Escoamento Laminar Sobre uma Placa Isotérmica (Re < 5x105)
3
Escoamento Externo
• Número de Nu local:
50Pr6.0PrRe332.0 3/12/1 <<== xx
xk
xhNu
• Número de Nusselt médio:
Obs.: Avaliar as propriedades na temperatura do filme
50Pr6.03/1Pr2/1Re664.0 ≤≤== xk
xxh
xuN
• Número de Nusselt local para Pr ≤ 0,05 (metais líquidos)
Onde é Número de Peclet
• Número de Nusselt local para Qualquer Número de Prandtl
=x xNu 2 Nu 4
Placa Plana em Escoamento Paralelo
Escoamento Laminar Sobre uma Placa Isotérmica
Escoamento Externo
• Número de Nusselt Local
5
Placa Plana em Escoamento Paralelo
Escoamento em regime turbulento (Re >5x105 )
Escoamento Externo
• Número de Nusselt médio:
60Pr6.0PrRe0296.0PrRe3/18.0 ≤≤≤≤≤≤≤≤======== xxx StNu
60Pr6.0PrRe0366.03/18.0 ≤≤≤≤≤≤≤≤======== x
xx
k
xhuN
6
Placa Plana em Escoamento Paralelo
Escoamento em regime de fronteira mista
Escoamento Externo
Rex,c= < 5x105
7
Placa Plana em Escoamento Paralelo
Escoamento em regime de fronteira mista
Escoamento Externo
• Número de Nusselt médio:
60Pr6.03/1Pr)8.0Re0366.0( ≤≤−== Axk
xxh
xuN
60Pr6.0)Re664.0Re0366.0( 5.08.0 ≤≤−= xcxcA
Rex,c= < 5x105 A=871
Condições de Fluxo Térmico Constante
• Número de Nusselt – Escoamento Laminar
• Número de Nusselt – Escoamento Turbulento
8
Placa Plana em Escoamento Paralelo
Escoamento Externo
O Cilindro em Escoamento Cruzado
Escoamento Externo
Considerações sobre o Escoamento
9
0dt
du
ds
dzg
ds
dp
ρ
1=++Equação de Euler:
10
O Cilindro em Escoamento Cruzado
Escoamento Externo
Considerações sobre o Escoamento
Número de Reynolds
ννννµµµµ
ρρρρ DVDVReD ==
Onde D é o diâmetro do cilindro
O Cilindro em Escoamento Cruzado
Escoamento Externo
Considerações sobre o Escoamento
5D 102Re ×≤
5D 102Re ×≥
• Camada limite permanece laminar
• Separação ocorre em °≈ 80θθθθ
• Ocorre transição na Camada limite
• Separação é retardada até °≈ 140θθθθ12
O Cilindro em Escoamento Cruzado
Escoamento Externo
Considerações sobre o Escoamento
O Cilindro em Escoamento Cruzado
Escoamento Externo
Transferência de Calor por Convecção
Número de Nusselt no ponto de Estagnação
( ) 3/12/1DD PrRe15,10Nu ==θθθθ
Número de Nusselt Médio (correlação empírica de Hilpert)
para Pr ≥ 0,6
3/1PrRe
m
DD Ck
DhNu ======== para Pr ≥ 0,7
OndePara estas correlações
as propriedades são
avaliadas na
temperatura do filme
13
O Cilindro em Escoamento Cruzado
Escoamento Externo
Transferência de Calor por Convecção
Número de Nusselt Médio (correlação empírica Churchill e Bernstein)
onde as propriedades são avaliadas na temperatura do filme.
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para ReDPr ≥ 0,2
A Esfera
Escoamento Externo
Efeitos semelhantes aos que ocorrem na camada-limite do
cilindro
15
• Correlação proposta por Whitaker
( )4/1
s
4,03/2D
2/1DD PrRe06,0Re4,02Nu
++=
µµµµ
µµµµ
Válida para
( )
≤≤
×≤≤
≤≤
2,3/0,1
106,7Re5,3
380Pr71,0
s
4
µµµµµµµµ
*Todas as propri-
edades são ava-
liadas em T∞
exceto µs, que é
avaliada em Ts
• Correlação de Ranz e Marshall para gotas em queda livre
3/12/1DD PrRe6,02Nu +=
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A Esfera
Escoamento Externo
*Todas as propriedades são avaliadas em T∞