Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 22
22 - Uma janela de vidro duplo é constituída por duas folhas de vidro separadas por um espaço, com de espessura. Há vácuo neste espaço, o que elimina a condução e a convecção através dele. Pequenos bastões cilíndricos, cada um com de comprimento e de diâmetro, são inseridos entre as folhas de vidro para garantir que o vidro não se quebre em função das diferenças de pressões impostas em cada folha. Há uma resistência de contato de entre os bastões e o vidro. Para temperaturas dos vidros de e , determine a taxa de transferência de calor por condução através de cada bastão, feito de aço inoxidável.
Passo 1
Pelo conceito de resistência, a taxa de transferência de calor entre dois pontos com diferentes temperaturas é encontrada dividindo a diferença de temperatura pela resistência térmica total entre os pontos.
Pequenos pilares cilíndricos de aço inoxidável de comprimento e diâmetro são inseridos entre duas folhas de vidro a temperaturas e e separados por uma distância . O espaço entre as folhas é evacuado. A transferência de calor de condução através de um pilar individual deve ser calculada.
Passo 2
Para o bastão de aço inoxidável, determine a resistência de condução térmica , pela seguinte fórmula:
Aqui, é a condutividade térmica do aço inoxidável e é a área da seção transversal do bastão que é dada por . Portanto:
Temos que condutividade térmica de aço inoxidável é tabelada como . Substitua , e para .
Passo 3
Para as áreas de contato, vamos determinar a resistência de contato térmico , pela seguinte fórmula:
Substituindo pelos valores conhecidos, temos:
A resistência térmica total, através das folhas de vidro e dos bastões de aço inoxidável é dada pela soma das resistências térmicas do bastão e das duas áreas de contato. Portanto:
Passo 4
Agora podemos determinar a taxa de condução de calor , através do bastão, pela seguinte fórmula:
Dessa forma, a transferência de calor por condução através de um bastão individual de aço inoxidável é .