Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 48
Considere o sótão de uma casa localizada em um local de clima quente. O piso do sótão é caracterizado por uma largura = 10 m, enquanto o telhado faz um ângulo de θ = 30° a partir da direção horizontal, como mostrado na figura. O proprietário quer reduzir a carga térmica para a casa através da cola de um filme de alumínio brilhante (εf = 0,07) sobre as superfícies do espaço do sótão. Antes da instalação do filme, as superfícies tinham uma emissividade de = 0,85.
- Considere a instalação somente na superfície inferior do telhado do sótão. Determine a razão entre as transferências de calor radiantes após e antes da instalação do filme.
- Determine a razão entre as transferências de calor radiantes após e antes da instalação se o filme for instalado somente sobre o piso do sótão.
- Determine a razão entre as transferências de calor radiantes se o filme for instalado sobre o piso do sótão e na parte inferior do telhado.
Passo 1
Vamos lá!! O problema da pra a gente um esqueminha de um sótão de uma casa no qual o dono quer instalar um alumínio brilhante com o intuito de deixar a casa mais fresquinha!
O problema propõe três situações, na primeira o proprietário vai instalar a alumínio brilhante apenas na superfície inferior do telhado, na segunda no piso do sótão e na terceira ele vai instalar nas duas superfícies!
A gente vai calcular a razão das transferências de calor radiantes antes e depois da instalação do alumínio brilhante!
Com a equação do livro, podemos calcular a transferência de calor radiante:
Usando a regra da soma, podemos descobrir :
Como a superfície é plana , logo:
Não conhecemos o comprimento do sótão, então vamos considerar um comprimento unitário para calcular e :
Não conhecemos , mas sabemos o ângulo que o telhado faz com o piso, logo:
Passo 2
Antes da instalação temos:
A transferência de calor radiante é dada por:
A razão entre as trasferências de calor radiante pode ser calculada:
Simplificando, ficamos com:
Substituindo as áreas e o fator de forma:
Agora a gente só precisa substituir e para cada situação!
Passo 3
Primeiro o alumínio é instalado apenas no telhado, então, e , substituindo:
Calculando:
Passo 4
Agora o alumínio é instalado apenas no telhado, então, e e, substituindo:
Calculando:
Passo 5
Por fim, o alumínio é instalado nas duas superfícies,então, e e, substituindo:
Temos:
Uhuuuul!!!
Resposta