Enunciado

Considere as condições do Problema 9.19, só que agora há uma diferença entre as temperaturas superficiais interna e externa da janela, T s , i e T s , e . Para uma espessura e condutividade térmica do vidro de t v   =   10   m m e k v   =   1,4   W / ( m   ·   K ) , respectivamente, estime T s , i e T s , e . Qual é a perda de calor através da janela?

Passo 1

Nessa questão nós temos as condições da sala e do ar ambiente para vidros de janelas. Além da espessura e condutividade térmica do vidro. A partir disso, queremos encontrar as temperaturas da superfície interna e externa e a perda de calor.

Passo 2

Para resolver essa questão vamos assumir:

(1) Condições em estado estacionário;

(2) Condução unidimensional no vidro;

(3) Superfícies internas e externas expostas a grandes ambientes.

Realizando balanços de energia nas superfícies interna e externa, obtemos, respectivamente,

ε σ T s u r , i 4 - T s , i 4 + h i - T ∞ , i - T s , i = ( k g / t g ) T s , i - T s , e

( k g / t g ) T s , i - T s , o = ε σ T s , o 4 - T s u r , o 4 + h e - T s , e - T ∞ , e

Onde h i -   e h o - podem ser avaliados por,

N u L - = 0,825 + 0,387   R a L 1 6 1 + 0,492 P r 9 16 8 27 2

Passo 3

Usando o primeiro modelo de lei para condução unidimensional em uma parede plana, as equações do balanço energético foram formuladas e resolvidas para obter,

T s , i = 274,4   K e T s , e = 273,2   K

A partir do qual a perda de calor é,

q = k g L 2 t g T s , i - T s , e = 168,8   W

Ou seja, ao considerar a resistência térmica do vidro, a perda de calor é menor ( 168,8   W ) do que a determinada no problema anterior ( 174,8   W ) ao assumir um painel isotérmico.

Resposta

T s , i = 274,4   K e T s , e = 273,2   K

q = 168,8   W

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