Enunciado

5 - Um dormitório em uma grande universidade, construído há 50 anos, tem as paredes externas construídas com um forro, que tem k =   0,1   W / ( m · K ) e espessura L = 25   m m . Para reduzir a perda térmica no inverno, a universidade decidiu encapsular todo o dormitório através da aplicação de uma camada de L i = 25   m m   de isolante extrudado com k i = 0,029   W / ( m · K ) na superfície externa do forro. O isolante extrudado é, por sua vez, coberto com vidro arquitetônico, L v = 5   m m com k v =   1,4   W / ( m · K ) . Determine o fluxo térmico através das paredes original e remodelada, quando as temperaturas do ar interno e externo são T ∞ , i = 22 ℃ e T ∞ , e = - 20 ℃ , respectivamente. Os coeficientes de transferência de calor interno e externo são h i = 5   W / ( m · K ) e h e =   25   W / ( m   · K ) , respectivamente.

Passo 1

O desenho que demonstra a distribuição térmica e o circuito térmico equivalente para uma parede composta em série, é mostrado abaixo.

Passo 2

Agora vamos calcular o fluxo de calor através das paredes adaptadas usando a equação mostrada abaixo.

q " x = T ∞ , i - T ∞ , 0 1 h i + L s k s + L i k i + L g k g + 1 h 0

Aqui, a condutividade térmica do revestimento é  k s , a condutividade térmica do isolamento estendido é  k i , o vidro arquitetônico da condutividade térmica é  k g , a espessura do revestimento é  L s , a espessura do isolamento extrudado é  L i , a espessura do vidro arquitetônico é  L g , o coeficiente de transferência de calor convectivo interior é  h i , o coeficiente de transferência de calor convectivo externo é  h o e as temperaturas interna e externa são  T ∞ , i e T ∞ , 0 .

Substituindo pelos valores fornecidos, temos:

= 22 - - 20 1 5 + 0,025 0,1 + 0,025 0,029 + 5 × 10 - 3 1,4 + 1 25

= 30,98   W / m 2

Portanto, o fluxo de calor que flui através das paredes adaptadas é 30,98   W / m 2

Passo 3

Agora vamos desenhar a distribuição térmica e o circuito térmico equivalente para uma parede plana, como mostrado abaixo.

Passo 4

Podemos calcular o fluxo de calor através da parede original usando a equação mostrada abaixo.

q " x = T ∞ , i - T ∞ , 0 1 h i + L s k s + 1 h 0

Substituindo pelos valores conhecidos, temos:

= 22 - 20 1 5 + 0,025 0,1 + 1 25

= 85,71428   W / m 2

Portanto, o fluxo de calor flui através da parede original é  85,71428   W / m 2 .

Resposta

O fluxo de calor que flui através das paredes adaptadas é 30,98   W / m 2

O fluxo de calor flui através da parede original é  85,71428   W / m 2

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

7 - As paredes de uma geladeira são tipicamente construídas com uma camada de isolante entre dois painéis de folhas de metal. Considere uma parede feita com isolante de fibra de vidro, com condutivida
8 - Uma camada horizontal de água, com espessura t = 10m m , tem as temperaturas de sua superfície superior T f = - 4 ℃ ℃ e de sua superfície inferior T q = 2℃ ℃. Determine a localização da interface
4 - O vidro traseiro de um automóvel é desembaçado pela fixação de um aquecedor em película, fino e transparente, sobre a sua superfície interna. Aquecendo eletricamente este elemento, um fluxo térmic
9 - Uma técnica para medir coeficientes de transferência de calor por convecção envolve a adesão de uma das superfícies de uma folha metálica delgada a um material isolante e a exposição da outra supe
6 - Em um processo de fabricação, uma película transparente está sendo fixada sobre um substrato, conforme mostrado no esboço. Para curar a adesão a uma temperatura T 0 , uma fonte radiante é usada pa