Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 19
Uma janela de vidro duplo consiste em duas folhas de vidro separadas por uma lacuna de de espessura. A lacuna é evacuada, eliminando a condução e a convecção através da lacuna. Pequenos pilares cilíndricos, cada um de comprimento e de diâmetro, são inseridos entre as folhas de vidro para garantir que o vidro não se quebre devido às tensões impostas pela diferença de pressão em cada folha de vidro. Uma resistência de contato de existe entre o pilar e a folha. Para temperaturas nominais de vidro de e , determine a taxa de transferência de calor de condução através de um pilar individual de aço inoxidável AISI 302.
Passo 1
Fala galera!!
Para resolver essa questão, podemos começar fazendo as seguintes suposições:
(1) Condições de estado estacionário.
(2) Propriedades constantes.
(3) Radiação insignificante.
(4) Condução bidimensional.
(5) O vidro se comporta como um meio semi-infinito.
Os dados fornecidos foram:
Condutividade térmica do isolante:
Espaçamento entre os vidros:
Comprimento do pilas cilíndrico:
Diâmetro do pilas cilíndrico:
Temperatura do vidro 1:
Temperatura do vidro 1:
Resistência de contato entre o pilar e a folha:
Propriedades;
Pela Tabela A.1 a .
Condutividade térmica do aço inoxidável AISI 302:
Pela Tabela A.3 a .
Condutividade térmica da placa de vidro:
Passo 2
Nessa questão, temos que a condução através do pilar resulta em uma depressão da temperatura do vidro adjacente ao pilar. Isso está associado a uma resistência à constrição dentro de cada folha de vidro. Portanto, a resistência total consiste na soma de duas resistências de constrição, duas resistências de contato e uma resistência de condução através do pilar. Podemos representar da seguinte maneira:
Passo 3
Para encontrar a resistência total, temos que calcular primeiro cada resistência. Usando o fator de forma para o Caso 10 da Tabela 4.1 (a), a resistências de constrição é:
Substituindo os termos da expressão pelos valões conhecido, temos:
A resistências de contato é:
Substituindo os termos da expressão pelos valões conhecido, temos:
A resistências por condução é:
Substituindo os termos da expressão pelos valões conhecido, temos:
Portanto, a resistência total é
Substituindo, temos:
Passo 4
A taxa de transferência de calor de condução através de um pilar individual de aço inoxidável AISI 302pode ser dada pela seguinte expressão:
Substituindo os termos da expressão pelos valões conhecido, temos:
Portanto, a taxa de transferência de calor é .