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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 20

Uma parede tem temperaturas superficiais interna e externa iguais a 16 e 6 ° C , respectivamente. As temperaturas do ar interno e externo são 20 e 5 ° C , respectivamente. Os coeficientes de transferência de calor por convecção nas superfícies interna e externa são 5 e 20   W / ( m ²   .   K ) , respectivamente. Calcule os fluxos térmicos do ar interior para a parede, da parede para o ar exterior, e da parede para o ar interior. Está a parede sob condições de regime estacionário?

Passo 1

Fala aí! Partiu resolver essa questão!

Bem, o enunciado quer que a gente encontre dois fluxos… Mas antes de tudo vamos começar anotando todos os nossos dados pra gente não se perder, ok?

Primeiro fluxo, interno:

T s ,   i n t e r n a = 16 ° C h i n t e r n a = 5   W / m ² T ∞ ,   i n t e r n a = 20 ° C

Segundo fluxo, externo::

T s ,   e x t e r n a = 6 ° C h e x t e r n a = 20   W / m ² T ∞ ,   e x t e r n a = 5 ° C

Agora sim!

Passo 2

Vamos usar a equação da transferência de calor por convecção, para fazer a comparação entre os fluxos térmicos interno, externo e através da parede, beleza?

q " = h   .   T s - T s a t

Vamos começar pela parte interna:

q x ,   i n t e r n o " = h   .   T ∞ - T s

q x ,   i n t e r n o " = 5   .   20 - 16

q x ,   i n t e r n o " = 20   W / m ²

Agora vamos fazer o mesmo procedimento para a parte externa:

q x ,   e x t e r n o " = h   .   T s - T ∞

q x ,   e x t e r n o " = 20   .   6 - 5

q x ,   e x t e r n o " = 20   W / m ²

Bem, sabemos que o fluxo que está entrando na parede interna está sendo igual ao fluxo que está saindo na parede externa, isso comprova pra gente que estamos em regime estacionário, pois “o que entra está sendo igual ao que sai”. Portanto, NECESSARIAMENTE, o fluxo através da parede também deve ter valor de 20 W/m²

Resposta

q x ,   i n t e r n o " = 20   W / m ² q x ,   e x t e r n o " = 20   W / m ² q x " =   20   W / m ²

O fluxo de calor da parede para o ar interno é igual e oposto ao fluxo do ar interno para a parede. Além disso, nosso problema está em regime estacionário.

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