Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 19
Considere uma janela com em um avião. Para uma diferença de temperaturas de entre as superfícies interna e externa da janela, calcule a perda térmica através de janelas com de espessura de policarbonato, de vidro cal-soda e de aerogel, respectivamente. As condutividades térmicas do aerogel e do policarbonato são e respectivamente. Avalie a condutividade térmica do vidro cal-soda a . Se o avião tiver janelas e o custo para aquecer o ar da cabine é de compare os custos associados às perdas térmicas através das janelas em um voo intercontinental de horas.
Passo 1
Bora pra mais umas questão?! Nessa, nós temos a área transversal e espessura de uma janela de avião, assim como a diferença de temperatura fora e dentro do avião. Supõe que a janela é feita de três matérias diferentes: policarbonato, vidro cal-soda e aerogel, suas condutividades térmicas foram dadas.
0,3 m
0,3 m
L= 0,01 m
T = 80 °C
qx
Aqui, nós queremos encontrar as perdas de calor da superfície, para cada material. E calcular o custo para aquecer a cabine durante as 8h de viagem do avião contendo 130 janelas, também para cada material, show? Então vamos lá!
Passo 2
Para resolver essa questão precisamos utilizar a Lei de Fourier:
Cada material possui uma condutividade térmica diferente, portanto os valores de perda térmica, também, serão diferentes e precisamos calcular para cada material.
Para Aerogel:
Substituindo os dados na equação de Fourier, temos:
Já para Policarbonato:
Por fim, para o vidro cal-soda o valor da condutividade térmica foi retirado da Tabela A.3: propriedades termofísicas de materiais comuns. Então, o valor de para o vidro cal-soda, a é:
Passo 3
A questão também pede para calcular o custo para aquecer um avião com 130 janelas durante um voo de , considerando os três materiais citados anteriormente. Nós já obtivemos os valores de perda térmica para cada material para UMA janela, e foi fornecido na questão o valor de custo por de voo Então, basta apenas multiplicar pelo número total de janelas e pela quantidade de horas de voo.
Para Aerogel:
Para Policarbonato:
Para o vidro cal-soda
Resposta
Custo: