Fenomenos de transporte

• Exercício 3.1. Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura a 22 oC. As paredes da sala, de 25 cm de espessura, são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,14 Kcal/h.m.oC e a área das janelas podem ser consideradas desprezíveis. A face externa das paredes pode estar até a 40 oC em um dia de verão. Desprezando a troca de calor pelo piso e pelo teto, que estão bem isolados, pede-se o calor a ser extraído da sala pelo condicionador ( em HP ). OBS : 1 HP = 641,2 Kcal/h

T1 = 40 oC T2 = 22 oC k = 0,14 Kcal h . m . C L = 25 cm = 0, 25 m sala : 6 × 15 × 3 m o T1 = 20o C T2 = −20oC

k = 0,6 Kcal h.m.o C

L = 25cm = 0,25m

a) Desprezando o efeito do canto das paredes e a condutividade térmica da argamassa entre os tijolos, aplica-se a equação de Fourier para paredes planas
& q= k. A .(T1 − T2 ) L

Para o cálculo da área de transferência de calor desprezamos as áreas do teto e piso, onde a transferência de calor é desprezível. Desconsiderando a influência das janelas, a área das paredes da sala é : A = 2 × (6 × 3) + 2 × (15 × 3) = 126m 2 Considerando que a área das quinas das paredes, onde deve ser levada em conta a transferência de calor bidimensional, é pequena em relação ao resto, podemos utilizar a equação 3.6 : & q= k. A 0,14 Kcal h.m.o C × 126m 2 .(T1 − T2 ) = × (40 − 22 ) oC = 1270 Kcal h L 0,25m

0,6 ( Kcal h.m. o C ) × 1m 2 ×[20 − (− 20 )]o C 0, 25 m Portanto, o fluxo de calor transferido por cada metro quadrado de parede é : & Para A = 1m 2 , temos : q = & q = 96 Kcal h (p/ m 2 de área )
b) Esta perda de calor deve ser reposta pelo sistema de aquecimento, de modo a manter o interior a 20 oC. A perda pela área total do edifício é:
A = 1000m2 então,
& qt = 96 × 1000 = 96000 Kcal h

(

)

1 HP & q = 1270 Kcal × = 1, 979 HP h 641, 2 Kcal h
Portanto a potência requerida para o condicionador de ar manter a sala refrigerada é :

O tempo de utilização do sistema de