Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 176
176 – Ao analisar a transferência de calor através de janelas, é importante considerar a moldura, bem como a superfície do vidro. Considere a janela com moldura de madeira de de largura e de altura com da superfície coberta por único painel de vidro de de espessura; A moldura, feita de pinheiro , tem de espessura. O coeficiente de transferência de calor é no interior e no exterior. A sala é mantida a , e a temperatura externa é . Determine o erro percentual envolvido na transferência de calor quando se presume que a janela seja composta apenas de vidro.
Passo 1
Dados:
Largura da janela,
Altura da janela,
Coeficiente de transferência térmica interna
Coeficiente de transferência térmica externa
Condutividade térmica do vidro,
Condutividade térmica da madeira de pinho,
Espessura do vidro
Temperatura do ar ambiente
Temperatura do ar exterior
Passo 2
Apenas 85% da área é coberta por um vidro único.
Área de transferência de calor de vidro e madeira.
Passo 3
Resistência térmica devido à convecção do ar interno e da superfície interna do vidro é:
Resistência térmica devido à condução dentro do vidro:
Resistência térmica devido à convecção do ar externo e da superfície externa do vidro é:
Passo 4
Resistência total no vidro é:
Passo 5
Resistência térmica devido à convecção do ar interno e da superfície interna da madeira de pinho é:
Resistência térmica devido à condução dentro da madeira de pinho:
Resistência térmica devido à convecção do ar externo e da superfície externa da madeira de pinho:
Passo 6
Resistência total na madeira de pinho é:
Taxa de transferência de calor através do vidro é:
Passo 7
Taxa de transferência de calor através de madeira de pinho é:
A taxa total de transferência de calor através de vidro e madeira de pinho é:
Passo 8
Área de transferência de calor quando houver apenas vidro é dada por:
Passo 9
A resistência térmica para o sistema pode ser calculada da seguinte forma:
- Resistência térmica devido à convecção do ar interno e da superfície interna do vidro.
-Resistência térmica devido à convecção dentro do vidro:
-Resistência térmica devido à convecção do ar externo e da superfície externa do vidro é:
Passo 10
Resistência térmica total se houver apenas vidro é:
Passo 11
Taxa de transferência de calor é:
Passo 12
A variação percentual da taxa de transferência de calor com vidro e madeira e apenas com vidro pode ser calculada da seguinte forma: