7. Exercício 1 (resolver em sala)

Transcrição

1 7. Exercício (resolver em sala) A parede externa de uma casa é composta por uma camada de 20cm de espessura de tijolo comum e uma camada de 5cm de gesso. Qual a taxa de transferencia de calor por unidade de área se a face externa da parede se encontra à 35 C e a fase interna à 20 C? Sabendo que K tijolo = 0,69 w/mk e K gesso = 0,48 w/mk.

2 7. Exercício (resolução) T=35 C T=20 C 20cm 5cm Por m² de parede Por m² de parede 2

3 7. Exercício 2 (resolver em sala) A parede externa de uma casa é composta por uma camada de 20cm de espessura de tijolo comum e uma camada de 5cm de isolante, sendo que desse isolante 80% é composto de gesso e 20% de lã de vidro..qual a taxa de transferencia de calor por unidade de área se a face externa da parede se encontra à 35 C e a fase interna à 20 C? Sabendo que K tijolo = 0,69 w/mk e K gesso = 0,48 w/mk K lã de vidro= 0,065 w/mk. 3

4 7. Exercício 2 (resolução) T=35 C T=20 C olo làdevidro gesso 20cm 5cm 4

5 7. Exercício 2 (resolução) lã de vidro T=35 C T=20 C olo gesso 20cm 5cm Por m² de parede 5

6 7. Exercício 3 (resolver em sala) Um engenheiro responsável pelo projeto completo de um edifício escolar, está avaliando o comportamento térmico do edifício. Depois de várias tentativas para proporcionar um conforto térmico o engenheiro concluiu que se o coeficiente global de transferência de calor U, da parede de alvenaria da fachada oeste do prédio, fosse reduzido a metade, as condições de conforto seriam adequadas, sem a necissidade de instalação de ar condicionado. O engenheiro efetuou um estudo alternativo para a fachada oeste (crítica), passando da parede de tijolo maciço comum (20 cm tijolo e cm de argamassa de revestimento), conforme figura, para duas paredes de meio tijolo maciço com um colchão de ar de 5cm conforme figura 2. As dimensões do tijolo maciço são 20x0x5 cm e as juntas verticais e horizontais de argamassa possuem cm. A) Calcular o coeficiente global de transferência de calor U (w/cm² C) para a primeira alternativa, conisderando m² de parede em sua vista frontal seja constituida de 0,76m² de tijolos e 0,24 m² de argamassa. B) Calcular o novo coeficiente global de transferência de calor U 2 (w/cm² C), para a figura 2 conisderando m² de parede em sua vista frontal seja constituida de 0,79m² de tijolos e 0,2 m² de argamassa. Este coeficiente global de transferência de calor U 2 satisfaz a condição de conforto prevista pelo engenheiro (metade do encontrado na letra A)? Sim ou não? Justifique, calculando a redução percentual em relação ao U. 6

7 7. Exercício 3 (resolver em sala) DADOS: Soma das resistências de condução e de convecção em C/W t = conv-ext + cond + conv-int conv-ext - resistência de convecção externa ( C/W ) conv-int - resistência de convecção interna ( C/W ) cond - soma das resistência de condução ( C/W ) esistência de conveccão em em C/W conv = h i : coeficiente de convecção na superfície considerada (w/m² C) A= área da superfície (m²). hia esistência de condução do material C/W e i - espessura da camada (m) K i - condutibilidade térmica do material (w/m C) A - área (m²) 7

8 7. Exercício 3 (resolver em sala) Dados: esistência equivalente a duas resistências em paralelo em C/W e qv * 2 2 e 2 resistências em paralelo eqv resistências equivalente Coeficiente global de transferência de calor U (w/m² C) U A* t t Soma das resistências de condução e de convecção em C/W 8

9 7. Exercício 3 (resolver em sala) Dados: h i - Coeficiente de convecção interno (h i = 2 (w/m² C) h e - Coeficiente de convecção externo (h e = 6,6 (w/m² C) K arg-rev - condutibilidade térmica da argamassa de revestimento K arg-rev =,6 (w/m C) K arg-ass - condutibilidade térmica da argamassa de assentamento- K arg-ass =,6 (w/m C) K tij - condutibilidade térmica do tijolo- K tij = 0,69 (w/m C) K ar - condutibilidade térmica do ar- K ar = 0,02624 (w/m C) 9

10 7. Exercício 3 (resolver em sala) FIGUA a) Calcular o coeficiente global de transferência de calor U (w/cm² C) para a primeira alternativa, considerando m² de parede em sua vista 5 cm cm frontal seja constituida de 0,76m² de tijolos e 0,24 m² de argamassa. arg-rev arg-ass arg-rev conv-int cm 20 cm cm 0

11 7. Exercício (resolvido em sala) FIGUA conv-int 5 cm cm arg-rev arg -ass conv- int ,6 *0,24 arg-ass 0,5 0,784 arg-rev arg -rev conv-ext 00,6 * conv 8,62 * ,69 *0,76 cond -3 0,384 hia e Ki i * A cm cm 20 cm e qv 0,784 * 0,384 0,784 0,384 0,249 conv- ext 6,6. 0,55

12 7. Exercício (resolvido em sala) FIGUA conv-int arg-rev arg-ass arg-rev conv-ext U A * t t = conv-ext + cond+ conv-int 5 cm cm t 0,5 8,62 *0-3 0,249 8,62 *0-3 0,55 0,978 cm 20 cm cm U,0895 w/m² C * 0,978 2

13 7. Exercício 3 (resolver em sala) FIGUA 2 b) Calcular o novo coeficiente global de transferência de calor U 2 (w/cm² C), para a figura considerando m² de parede em sua vista frontal seja constituida de 0,79m² de tijolos e 0,2 m² de argamassa. conv-int arg-ass ar arg-ass arg-rev arg-rev conv-ext 3

14 FIGUA 2 7. Exercício 3 (resolvido em sala) conv-int cm 5 cm arg-rev arg -ass conv- int arg-ass 0,5 8,62 * arg -rev,6 * 0 00,6 *0,2 ar 0,405 arg-ass 00 arg-rev conv-ext ,69 *0,79 0,835 conv cond hia e Ki i * A cm e qv 0,405 * 0,835 0,405 0,835 0,268 4

15 FIGUA 2 7. Exercício 3 (resolvido em sala) conv-int cm 5 cm arg-rev ar arg-ass ar , conv- ext 6,6. arg-ass arg-rev,9055 0,55 conv-ext conv cond hia e Ki i * A cm

16 t 7. Exercício 3 (resolvido em sala) conv-int arg-rev arg-ass ar arg-ass arg-rev conv-ext U A * t = conv-ext + cond+ conv-int 0,5 8,62 *0-3 0,268,9055 0,268 8,62 *0-3 0,55 2,8278 U 0,3534 w/m² C 2 * 2,8278 t Para satisfazer a condição de redução da metado de U, o valor de U 2 deveria ser : U,0895 0,5448 w/m² C 2 2 Comparando a tranferência de calor inicial com a que o Engenhiero conseguiu atingir, obteve-se uma redução de 67%!!!

17 7. Exercício 4 (resolver em sala) Uma parede é constituída por dois materiais assinalados na figura. A temperatura do ar exterior (contiguo a parede ) é de 0ºC, enquato no interior o ar está a 20ºC. O coeficiente de convecção exterior é de 20 W/m².K, e o interior é de 5 W/m².K. a) Calcule o fluxo de calor por unidade de área através da parede, sem utilizar a noção de resistência térmica equivalente. b) Calcule o fluxo de calor, com recurso à noção de resistência térmica equivalente. λ = K (condutividade térmica) 7

18 7. Exercício para entregar na próxima aula As paredes de uma casa são constituídas como mostra a figura. Os coeficientes de convecção interior e exterior são, respectivamente, de 7 e 20 W/m².K. A temperatura do ar no interior é de 8ºC e no exterior é de 5ºC. As condutividades térmicas do betão e do isolamento são iguais a,2 e 0, W/m.K, respectivamente. a) Calcule o fluxo de calor que atravessa as paredes; b) Qual o fluxo se as paredes não tiverem isolamento? c) Determine as temperaturas da superfície interior e exterior da parede; d) epresente graficamente a variação de temperatura entre o interior e o exterior. T C T 5ºC T ext. = 5ºC T int. = 8ºC 8

19 7. Exercício 6 (resolver em sala) (OMA, cap. 4, p. 93, exercício 24) As temperaturas nas duas faces de uma parede plana de concreto de 50 mm de espessura são matidas a 0ºC e 40ºC respectivamente. Compare os fluxos de calor do concreto seco e do concreto com 0% de umidade. K concreto seco = 0,8 W/m.ºC K concreto 0% umidade =,09 W/m.ºC 9

20 7. Exercício para entregar na próxima aula Brunetti, capítulo 4, p (Equação da energia para regime permanente): Exercício 4. Exercício 4.4 Exercício 4.5 Exercício 4.6 Exercício 4.7 Exercício 4.8 Exercício 4.9 Exercício 4.3 Exercício 4.4 Exercício