Enunciado

O coeficiente global de transferência de calor (valor U) de uma parede projetada para condições de inverno é U = 2,25 W m 2   ·   K . Agora, uma camada de 100 mm de tijolo à vista é adicionada para o exterior, deixando 20 mm de espaço de ar entre a parede e os tijolos. Determine o novo valor U da parede. Além disso, determine a taxa de transferência de calor através de uma seção do muro de 3 m de altura e 7 m de comprimento após a modificação, quando as temperaturas interna e externa são 22°C e -25°C, respectivamente.

Passo 1

Shoow galera, preparados??

Espero que sim ein !!

Nós vamos ter três resistências para a transferência de calor, da parede já existente projetada para o inverno, parede de tijolos e o espaço de ar, certo?

R T o t a l = R p a r e d e   e x i s t e n t e + R t i j o l o s + R a r

Então nós vamos precisar de achar estes três valores de R.

Começando pelo valor de R da parede já existente, basta usarmos a equação:

R p a r e d e   e x i s t e n t e = 1 U p a r e d e   e x i s t e n t e

Só substituir né?

R p a r e d e   e x i s t e n t e = 1 2,25 W m 2   ·   K = 0,444 m 2   ·   K W

Os outros valores de R são tabelados e nós podemos achar lá na Tabela 3-8:

R t i j o l o s = 0,075   m 2   ·   K W  

R a r = 0,17   m 2   ·   K W

Agora é só achar o valor de R total:

R T o t a l = 0,444 m 2   ·   K W + 0,075   m 2   ·   K W + 0,17   m 2   ·   K W

R T o t a l = 0,689     m 2   ·   K W

Só que não é isso que queremos, certo?

Nós precisamos do valor de U total, então vamos usar aquela fórmula que já aplicamos aqui, um pouquinho adaptada:

U T o t a l = 1 R T o t a l

Substituindo:

U T o t a l = 1 0,689     m 2   ·   K W

U T o t a l = 1,4513 W m 2   ·   K

Achamos a primeira resposta, galerinhaa !!

Passo 2

Beleza, agora precisamos da taxa de transferência de calor!

E como fazemos?

Simples!!

É só lembrar da fórmula seguinte:

Q T o t a l ˙ = U T o t a l A ( T i n t - T e x t )

Já sabemos que:

U T o t a l = 1,4513 W m 2   ·   K

T i n t = 22 ° C

T e x t = - 25 ° C

E a área? Também temos!!

O problema nos disse que devemos considerar uma seção do muro de 3 m de altura e 7 m de comprimento, então:

A = 3 m × 7 m = 21   m 2

Agora vamos substituir tudo:

Q T o t a l ˙ = 1,4513 W m 2   ·   K 21   m 2 ( 22 ° C - ( - 25 ° C ) )

Q T o t a l ˙ = 1431,15   W

É isso aí !!

Achamos tudo o que precisávamos !

Resposta

U T o t a l = 1,4513 W m 2   ·   K

Q T o t a l ˙ = 1431,15   W

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