Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 100
Uma janela de tipo porta dupla com quadro de madeira, painéis de vidro e espaçadores de metal está sendo considerada para a abertura de de altura e de largura na parede de uma casa mantida a . Determine a taxa de perda de calor através da janela e a temperatura da superfície interna do vidro virado para a sala quando a temperatura do ar externo for , se a janela selecionada for vidro único de , vidros duplos com espaço de ar de e vidros triplos revestidos com baixo e com espaço de ar de .
Passo 1
Dados fornecidos:
Altura de abertura:
Largura de abertura:
Área da janela:
Temperatura interna da casa:
Temperatura do ar exterior:
Premissas:
1) Existem condições operacionais estáveis.
2) A transferência de calor pela janela é unidimensional.
3) As propriedades térmicas das janelas e os coeficientes de transferência de calor são constantes.
4) Perdas de calor por infiltração não são consideradas.
Passo 2
a) Podemos encontrar a propriedade (fatores ) da janela na Tabela 9-6. Para uma janela de tipo porta dupla com quadro de madeira, painéis de vidro de e espaçadores de metal, o fator da tabela é:
Agora, a taxa de perda de calor pode ser expressa pela equação:
Portanto, a taxa de perda de calor é .
Além disso, a temperatura da superfície interna do vidro da janela pode ser determinada pela lei de Newton. Assim temos:
Onde é o coeficiente de transferência de calor na superfície interna da janela que é determinada a partir da Tabela 9-5. Temos que .
Assim a temperatura na superfície interna do vidro é:
Passo 3
b) Podemos encontrar a propriedade (fatores ) da janela na Tabela 9-6. Para uma janela de tipo porta dupla com quadro de madeira, painéis de vidros duplos com espaço de ar de e espaçadores de metal, o fator da tabela é:
Agora, a taxa de perda de calor pode ser expressa pela equação:
Portanto, a taxa de perda de calor é .
Além disso, a temperatura da superfície interna do vidro da janela pode ser determinada pela lei de Newton. A partir da Tabela 9-5 temos que .
Passo 4
c) Podemos encontrar a propriedade (fatores ) da janela na Tabela 9-6. Para uma janela de tipo porta dupla com quadro de madeira, painéis de vidros duplos com espaço de ar de e espaçadores de metal, o fator da tabela é:
Agora, a taxa de perda de calor pode ser expressa pela equação:
Portanto, a taxa de perda de calor é .
Além disso, a temperatura da superfície interna do vidro da janela pode ser determinada pela lei de Newton. A partir da Tabela 9-5 temos que .
Observe que a perda de calor pela janela será reduzida em 49% no caso de vidros duplos e em 74% no caso de vidros triplos em relação ao caso de vidros únicos. Além disso, no caso de vidros simples, a baixa temperatura interna da superfície do vidro causará um desconforto considerável nos ocupantes, devido à excessiva perda de calor do corpo por radiação. Aumenta de 1,2 ° C para 10,3 ° C no caso de vidros duplos e para 15,1 ° C no caso de vidros triplos.
Resposta
a)
b)
c)