Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 121
121 – Considere um coletor solar de placa plana colocado no telhado de uma casa. As temperaturas das superfícies interna e externa da cobertura de vidro são respectivamente. A cobertura de vidro tem superfície de , de espessura e condutividade térmica de O calor é perdido a partir da superfície externa da cobertura por convecção e radiação com coeficiente de transferência de calor por convecção e temperatura ambiente de . Determine a fração de calor perdido da cobertura de vidro por radiação.
Passo 1
Suponha que existam condições de estado estacionário, pois as temperaturas da superfície do vidro permanecem constantes nos valores especificados. Sob condições de estado estacionário, o calor total transferido através da cobertura por condução deve ser transferido para o ambiente por convecção e radiação. Da seguinte maneira:
Onde:
= taxa de transferência de calor por condução
= taxa de transferência de calor por radiação
= a taxa de transferência de calor por convecção
Passo 2
Calcule a taxa de transferência de calor por condução, usando a seguinte relação:
Onde:
é a diferença de temperatura por meio da camada.
é o coeficiente de condutividade térmica.
é a área da superfície normal ao fluxo de calor.
é a espessura do vidro.
Substituindo os valores apresentados no enunciado, temos que
Passo 3
Calcule a taxa de transferência de calor por convecção, usando a seguinte relação:
Onde:
é o coeficiente de transferência de calor por convecção.
é a área de transferência de calor por convecção.
é a temperatura de superfície.
é a temperatura do fluido.
Substituindo os valores apresentados no enunciado, temos que
Passo 4
Usando a relação (1), temos,
Substituindo pelos valores obtidos anteriormente,
Passo 5
Calcule a fração de calor perdido pela radiação.
Portanto, a fração de calor perdida pela radiação é .
Resposta
Portanto, a fração de calor perdida pela radiação é .