Ejemplo: flujo de calor a través de una ventana
Pérdida de calor a través de ventanas.
Una fuente importante de pérdida de calor de una casa es a través de las ventanas. Calcule la tasa de flujo de calor a través de una ventana de vidrio de 1.5 mx 1.0 m de área y 3.0 mm de espesor, si las temperaturas en las superficies interna y externa son 14.0 ° C y 13.0 ° C, respectivamente. Calcule el flujo de calor a través de esta ventana.
Solución:
En este punto, sabemos las temperaturas en las superficies del material. Estas temperaturas también están dadas por las condiciones dentro y fuera de la casa. En este caso, el calor fluye por conducción a través del vidrio desde la temperatura interior más alta hasta la temperatura exterior más baja. Utilizamos la ecuación de conducción de calor:
Suponemos que la conductividad térmica de un vidrio común es k = 0.96 W / mK
El flujo de calor será entonces:
q = 0.96 [W / mK] x 1 [K] / 3.0 x 10 -3 [m] = 320 W / m 2
La pérdida total de calor a través de esta ventana será:
q pérdida = q. A = 320 x 1.5 x 1.0 = 480W
Densidad de flujo de calor – Flujo térmico
La tasa de transferencia de calor por unidad de área normal a la dirección de transferencia de calor se denomina flujo de calor . A veces también se conoce como densidad de flujo de calor . En SI sus unidades son vatios por metro cuadrado (Wm −2 ). Tiene una dirección y una magnitud, por lo que es una cantidad vectorial. El flujo de calor promedio se expresa como:
donde A es el área de transferencia de calor. La unidad de flujo de calor en unidades inglesas es Btu / h · ft 2 . Tenga en cuenta que el flujo de calor puede variar con el tiempo, así como la posición en una superficie.
En los reactores nucleares , las limitaciones del flujo de calor local son de la mayor importancia para la seguridad del reactor. Como el combustible nuclear consiste en barras de combustible, el flujo de calor se define en unidades de W / cm (flujo de calor lineal local) o kW / barra (potencia por barra de combustible).
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