Ejercicios practicos del libro, Ejercicios de Calor y Transferencia de Masa

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3-20 Considere una ventana de hoja doble de 1.5 m de alto y 2.4 m de ancho que consta de dos capas de vidrio (k = 0.78 W/m * *C) de 3 mm de espesor separadas por un espacio de aire estancado (k = 0.026 W/m - %C) de 12 mm de ancho. Determine la razón de transferencia de calor estacionaria a través de esta ventana de hoja doble y la temperatura de su superficie interior para un día durante el cual el cuarto se mantiene a 219C en tanto que la temperatura del exterior es de -5%C. Tome los coefi- cientes de transferencia de calor por convección sobre las su- perficies interior y exterior de la ventana como h, = 10 Wim? -*C y h> = 25 W/m? - *C y descarte cualquier transferen- cia de calor por radiación. Respuestas: 154 W, 16.770. 3-20 A double-pane window consists of two layers of glass separated by a stagnant air space. For specified indoors and outdoors temperatures, the rate of heat loss through the window and the inner surface temperature of the window are to bi determined. Assumptions 1 Heat transfer through the window is steady since the indoor and outdoor temperatures remain constant at the specified values. 2 Heat transfer is : one-dimensional since any significant temperature gradients will exist in the ó direction from the indoors to the outdoors. 3 Thermal conductivitics of the glass and air are constant. 4 Heat transfer by radiation is negligible. Properties The thermal conductivity of the glass and air are given to be kg = 0.78 W/m-"C and kai: =0.026 W/m-"C. Analysis The area of the window and the ¡1 are lividual resistances a A=(1.5m)x(2.4m)=3.6m? Ri 1 1 Rio= Room mA TO WATPOG6m =0.02778C/W Ta ANA Tar 0.003 m (0.78 W/m.2C)(3.6 m?) a 0.012 m ka 4 (0.026 W/m.-C)G.6m?) _ 25 W/m?.*CX3.6m?) Renal = Roo +2Ry + Ra + Roy 2 =0.02778 + 2(0.00107) + 0.12821+0.01111 =0.16924%C/W The sicady rate of heat transfer through window glass then becomes o-TarTa BICHO Rear 0.16924%C/W Ri Ro Rs =0.00107 *C/W 1 =0.12821%C/W R>=Ra =0.01111 *C/W =154 W The inner surface temperature of the window glass can be determined from 9-taTi TOR, y =219C —(154WN0.02778:C/W)=16.700