Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 110
110 - Uma janela vertical de painel duplo de de altura e de largura é composta por dois vidros separadas por um espaço de ar de de espessura. A fim de reduzir a transferência de calor através da janela, o espaço de ar entre os dois vidros é parcialmente evacuado para uma pressão de . A emissividade das superfícies do vidro é . Considerando as temperaturas das superfícies do vidro através do espaço de ar como sendo de e , determine a taxa de transferência de calor através da janela po radiação e convecção natural.
Passo 1
Vamos calcular a temperatura de filme, para obter os dados restantes, antes de prosseguirmos com os cálculos.
Portanto, temos as seguintes propriedades do ar para a pressão de e .
A Condutividade térmica é:
O número Prandtl é:
A gravidade é:
A condutividade térmica e o número de Prandtl são independentes da pressão, porém a viscosidade cinemática não. Portanto, devemos achar a nova viscosidade para a nova pressão de .
A Viscosidade cinemática a é:
Passo 2
O Coeficiente de expansão é:
Encontre o comprimento da característica.
Usando os valores acima, o número Rayleigh se torna:
Passo 3
A correlação numérica de Nusselt é dada por:
Passo 4
O coeficiente de transferência de calor por convecção é determinado a partir da equação dada por:
Reescreva para achar :
Vamos encontrar a área da superfície:
Agora precisamos calcular a taxa de transferência de calor da superfície externa do tubo de plástico por convecção natural.
Portanto, a taxa de transferência de calor por convecção é .
Passo 5
Calcular a taxa de transferência de calor por radiação:
Portanto, a taxa de transferência de calor por radiação é .
Passo 6
Dessa forma, a transferência total de calor é dada pela soma das duas transferências.
Portanto, a taxa de transferência de calor através da janela por radiação e convecção natural é .
Resposta
Portanto, a taxa de transferência de calor através da janela por radiação e convecção natural é .