Taller # 10 - Introducción a la conducción de ventanas

Las ventanas son una fuente importante de pérdida de calor en los edificios. Muchas ventanas y puertas contra tormentas más antiguas usan un solo panel de vidrio, generalmente de 1/8 de pulgada de grosor. Este sigue siendo el caso de los edificios de ingeniería más antiguos de nuestro campus. La resistencia térmica de la ventana debe medirse a partir del flujo de calor q " y la diferencia de temperatura a través del vidrio ΔT . En condiciones de estado estacionario, el flujo de calor de conducción es

donde k es la conductividad térmica del vidrio y L es el espesor. La resistencia térmica correspondiente es

Nota: Es muy difícil medir con precisión la temperatura de la superficie de los materiales cuando se produce una transferencia de calor hacia o desde la superficie. La resistencia al contacto térmico es relativamente grande, especialmente para los termopares de perlas habituales. Por el contrario, el flujo de calor se mide típicamente en un área mucho más grande y en condiciones de estado estable, lo que entra debe salir. En consecuencia, contrariamente a la opinión popular, normalmente es mucho más fácil medir con precisión el flujo de calor en una superficie que la temperatura.

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Monte el sensor de flujo de calor en el interior de la ventana con el termopar en el lado al lado del vidrio. Mida el flujo de calor y la temperatura en estado estable. Luego repita para el exterior de la ventana. Utilice el segundo termopar para registrar la temperatura del aire al mismo tiempo. Registre los valores de estado estable a continuación y dibuje la distribución de temperatura en la figura. Rotula la dirección del flujo de calor.

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    1. ¿Por qué los valores del flujo de calor tienen signo opuesto entre el interior y el exterior de la ventana?

    2. Aplique un balance de energía alrededor de la ventana. ¿Qué dice sobre la relación entre su flujo de calor medido?              ¿valores?

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    3. ¿Qué razones harían que la magnitud de los valores medidos del flujo de calor no fueran iguales?

    4. Desprecie la radiación y resuelva la ecuación de conducción para la diferencia de temperatura a través del vidrio para el calor promedio.        flujo. La conductividad térmica del vidrio es típicamente de aproximadamente k = 1.0 W / mK y el espesor es de aproximadamente L = 3 mm.

       ΔT calculado =                                               ΔT medido =                 

    5. ¿Por qué estos valores son tan diferentes?

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