Um vidro duplo de janela é formado por duas lâminas de vidro de 5 mm de espessura, separadas por um intervalo que contém ar, também com 5 mm . Supondo que o ar no meio das lâminas de vidro está estagnado e se comporta como um sólido (
), calcule o coeficiente global de transferência de calor para este tipo de vidro. A condutividade térmica do vidro é
. Coeficientes típicos de troca de calor por convecção em relação a ambientes internos e externos podem ser assumidos como
, respectivamente.
Passo 1
O enunciado descreve um vidro duplo de janela composto por duas lâminas de vidro de espessura
cada, separadas por um air gap também de
. Queremos calcular o coeficiente global de transferência de calor
considerando resistências térmicas em série: as de convecção no interior e exterior e as de condução através do vidro e do ar estagnado.
Passo 2
Identificamos e convertemos as grandezas para o SI:
– Espessura do vidro:
– Espessura do vidro:
– Espessura do ar:
– Condutividade térmica do vidro:
– Condutividade térmica do ar:
– Coeficiente de convecção interno:
– Coeficiente de convecção externo:
Passo 3
Calculamos as resistências térmicas por unidade de área (
):
– Convecção interna:
– Convecção interna:
– Condução através de cada lâmina de vidro:
– Condução através do ar estagnado:
– Convecção externa:
Passo 4
Somamos as resistências em série (duas lâminas de vidro):
Passo 5
O coeficiente global
é o inverso da resistência total por unidade de área: