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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 6º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 13cd

Uma casa possui uma parede composta com camadas de madeira, isolamento à base de fibra de vidro e placa de gesso, como indicado no esboço. Em um dia frio de inverno, os coeficientes de transferência de calor por convecção são h e =   60   W / ( m 2 ⋅ K )   e   h f =   30   W / ( m 2 ⋅ K ) . A área total da superfície da parede é de 350   m 2 .

(a) Determine uma expressão simbólica para a resistência térmica total da parede, incluindo os efeitos da convecção nas superfícies interna e extema, para as condições especificadas.

(b) Determine a perda total de calor através da parede.

(c) Se o vento soprar violentamente, aumentando h e para 300   W / ( m 2 ⋅ K ) , determine o aumento percentual na perda de calor.

(d) Qual é a resistência dominante que determina a quantidade de calor que atravessa a parede?

Passo 1

E ai meus queridos? Tudo certinho?

“Operador! Me dê o número do responde ai!.... Preciso resolver essa questão”

(c) Vamos encontrar a perda de calor, quando o coeficiente de transferência de calor do vento é

h o = 300   W / m 2 ⋅ K

Encontrando a resistência térmica total usando a expressão a seguir:

R t o t = 1 A 1 h i + L p k p + L b k b + L s k s + 1 h o

= 1 350 1 30 + 0.01 0.17 + 0.1 0.038 + 0.02 0.12 + 1 30 0

= 0.00826   K / W

Passo 2

Agora iremos encontrar a perda de calor através da parede usando a seguinte expressão

q = T ∞ , i + T ∞ , o R t o t

q = 20 - 15 0.008 26

q = 42 37 . 288   W

Portanto, a perda de calor da parede quando o coeficiente de transferência de calor do ar externo é de 300   W / m 2 ⋅ K é de 4237.288   W

Passo 3

Agora vamos finalizar a letra (c) encontrando o aumento percentual na transferência de calor usando a seguinte expressão

% q = q h o = 300 - q h 0 = 60 q h o = 300 × 100

= 4237.288 - 4216.867 4237.288 × 100

= 0.481 %

≈ 0.5 %

Portanto, o aumento de percentual na transferência de calor de h o = 60   W / m 2 ⋅ K para 300   W / m 2 ⋅ K é de 0.5 % .

Passo 4

(d) Partindo da equação da resistência através da manta de fibra de vidro é 751.8 × 10 - 5 K / W comparada com a resistência total 830.486 × 10 - 5 K / W

A porcentagem de manta de fibra de vidro para a resistência total é de

751.8 × 10 - 5 830.486 × 10 5 = 0.905

= 90.5 %

Indica que, há 90.5% de resistência da manta de fibra de vidro da resistência total.

Portanto, esta é a resistência de controle que determina a quantidade de fluxo de calor através da parede.

"Se algo é difícil de fazer, vale a pena ser feito!"

Resposta

(c) Portanto, o aumento de percentual na transferência de calor de h o = 60   W / m 2 ⋅ K para 300   W / m 2 ⋅ K é de 0.5 % .

(d) Portanto, esta é a resistência de controle que determina a quantidade de fluxo de calor através da parede.

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