QUESTÃO 4
Considere uma janela de painel duplo de
de altura,
de largura composta por duas placas de vidro (
) de 4 mm de espessura, separadas por espaço de ar estagnado (
) de 10 mm de largura. Determine a taxa de transferência de calor permanente através dessa janela de painel duplo e a temperatura da sua superfície interna no dia em que a sala estiver a
, enquanto a temperatura externa for
. Considere os coeficientes de transferência de calor por convecção sobre as superfícies internas e externas da janela como h1
e
.
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos uma janela de painel duplo com área interna de
de altura por
de largura, composta por duas lâminas de vidro de espessura
(
) e um espaço de ar estagnado de
(
). As faces da janela trocam calor por convecção com coeficientes
(interna) e
(externa). A temperatura interna é
e a externa é
. Queremos a taxa de transferência de calor permanente
e a temperatura da superfície interna do vidro.
Passo 2
Calculamos a área e a diferença de temperatura:
Passo 3
Determinamos as resistências térmicas por unidade de área:
Passo 4
Somamos todas as resistências:
O coeficiente global de transferência de calor é
Logo a taxa de calor é
Passo 5
Para achar a temperatura da face interna do vidro, primeiro obtemos o fluxo de calor por área:
A queda de temperatura na camada de convecção interna é
Portanto a temperatura da superfície interna do vidro é
Resposta
A taxa de transferência de calor permanente é
A temperatura da superfície interna do vidro é .
A temperatura da superfície interna do vidro é