Enunciado

Considere uma casa em Atlanta, Geórgia, mantida a 22 ℃ e que tem um total de 14   m 2 de área de janela. As janelas são do tipo porta dupla com quadros de madeira e espaçamento de metal. A janela é constituída por duas lâminas de vidro com 12,7   m m de espaço de ar, e uma das superfícies internas é revestida com película reflexiva. A temperatura média de Atlanta no inverno é 11,3 ℃ . Determine a taxa média de perda de calor através das janelas no inverno.

Passo 1

Dados fornecidos:

Área de uma janela: A = 14   m 2  

Espaço de ar entre as camadas de vidro: L = 12,7   m m

Temperatura dentro de casa: T i = 22 ℃  

Temperatura exterior: T o = 11,3 ℃  

Premissas:

1) Existem condições operacionais estáveis.

2) A transferência de calor pela janela é unidimensional.

3) As propriedades térmicas das janelas e os coeficientes de transferência de calor são constantes.

4) Perdas de calor por infiltração não são consideradas.

Passo 2

Podemos fazer o seguinte esboço mostrando a distância entre os vidros da janela:

Passo 3

Para determinar a taxa de transferência de calor, primeiro temos que encontrar o Fator U na Tabela 9-6 para um espaçamento de 12,7   m m e a porta é do tipo de moldura de madeira com vidros duplos. Pela tabela:

U = 2,13   W / m 2 ⋅ K

Podemos determinar a taxa de transferência de calor através da janela da seguinte maneira:

Q ˙ = U A T i - T o

Aqui, T i e T o  são as temperaturas do ar interior e exterior, respectivamente e A é a área da janela. Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos, temos:

Q ˙ = 2,13   W / m 2 ⋅ K × 14   m 2 × 22 ℃ - 11,3 ℃

Q ˙ = 319,1   W

Portanto, a taxa de transferência de calor é 319,1   W .

Resposta

Q ˙ = 319,1   W

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