Enunciado

Determine o fator U global de uma janela de painel duplo do tipo porta dupla com quadro de madeira, espaço de ar de 13   m m e separadores metálicos e compare o resultado com valor listado na Tab. 9-6. As dimensões totais da janela são 2,00   m × 2,40   m e as dimensões de cada vidro são 1,92   m × 1,14   m .

Passo 1

Dados fornecidos:

Espaço de ar: L = 13   m m  

Altura da janela: H = 2   m  

Largura da janela: W = 2,4   m  

Altura dos vidros: H v i d r o = 1,92   m

Largura da vidraça: W v i d r o = 1,14   m  

Premissas:

1) Existem condições operacionais estáveis.

2) A transferência de calor pela janela é unidimensional.

Passo 2

Podemos fazer um esquema mostrando as dimensões da janela da seguinte forma:

Passo 3

Podemos começar calculando as áreas referentes à janela. Assim temos:

Área da janela:

A j a n e l a = H × W = 2   m × 2,4   m = 4,8   m 2

Área da vidraça:

A v i d r o = 2 × H v i d r o × W v i d r o = 1,92   m × 1,14   m = 4 , 3776   m 2

Área da armação:

A a r m a ç ã o = A j a n e l a - A v i d r o = 4,8   m 2 - 4,3776   m 2 = 0,4224   m 2

Área das seções central das vidraças:

A c e n t r o = n º   d e   v i d r o s × H v i d r o - 0,13 W v i d r o - 0,13

A c e n t r o = 2 × 1,92   m - 0,13 1,14   m - 0,13

A c e n t r o = 3,6158   m 2

Área da borda das vidraças:

A b o r d a = A v i d r o - A c e n t r o = 4,3776   m 2 - 3,6158   m 2 = 0,7618   m 2

Passo 4

Dado que a janela é do tipo porta dupla, com painel duplo de madeira com espaçadores de metal. Pela tabela 9-6, os fatores U para diferentes seções são:

U a r m a ç ã o = 2,8   W / m 2 ⋅ K

U c e n t r o = 2,78   W / m 2 ⋅ K

U b o r d a = 3,40   W / m 2 ⋅ K

Passo 5

Podemos determinar o fator U geral da janela usando a seguinte expressão:

U j a n e l a = A c e n t r o U c e n t r o + A b o r d a U b o r d a + A a r m a ç ã o U a r m a ç ã o A j a n e l a

Substituindo os termos da equação pelos dados calculados, temos:

U j a n e l a = 3,6158 m 2 × 2,78 W / m 2 K + 0,7618 m 2 × 3,40 W / m 2 K + 0,4224 m 2 × 2,8 W / m 2 K 4,8   m 2

U j a n e l a = 2,88   W / m 2 K

Portanto, o fator U geral é  2,88   W / m 2 K .

O fator U geral listado na Tabela 9-6 para o tipo de janela especificado é de 2,86   W / m 2 K , o que é suficientemente próximo do valor obtido acima.

Resposta

Calculado: U j a n e l a = 2,88   W / m 2 K

Pela Tabela 9-6: U j a n e l a = 2,86   W / m 2 K

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