( ) 74. Em hotéis de países frios normalmente se observa o uso de janelas de duplos painéis para minimizar a perda de calor de ambientes internos. Avalie a TC numa janela nesta configuração, medindo
, composta por duas placas de vidro de 4 mm de espessura, separadas por 10 mm de distância. Determine a TC total que parte de um ambiente a
até o outro ambiente mais frio a
, atravessando a janela de painel duplo que separa um ambiente de outro. Calcule ainda a temperatura
(no vidro, do lado de fora, em contato com o ambiente quente). Dados:
;
;
(ambiente quente);
(ambiente frio). Resolva o problema com base nos conceitos de resistência térmica.
Passo 1
O enunciado descreve uma janela dupla com área de
separando dois ambientes a
e
. A janela é composta por duas lâminas de vidro de espessura
e condutividade
, com um espaço de ar de espessura
e
. As convecções nos dois lados têm coeficientes
(quente) e
(frio). Vamos calcular a condutância térmica global (valor
) usando resistências térmicas em série e a temperatura da face interna do vidro quente (
).
Passo 2
Modelamos todas as resistências por unidade de área (
):
– Resistência convectiva do lado quente
– Resistência convectiva do lado quente
– Resistência de condução em cada vidro
(duas vezes, uma para cada lâmina)
– Resistência de condução no ar
– Resistência de condução no ar
– Resistência convectiva do lado frio
Passo 3
Substituindo valores (convertendo espessuras para metros):
Passo 4
Somando todas as resistências por unidade de área para obter
e invertendo para achar
:
Passo 5
O fluxo de calor por unidade de área é
Passo 6
A temperatura
na face do vidro voltada ao ambiente quente resulta da queda de temperatura na convecção interna: