Ejercicios Calor 1

 

1. La pared compuesta de un horno consiste en tres materiales, dos de los cuales son de conductividad térmica conocida, k A  =20 W/m*K y k C  =50 W/m*K, y de espesor conocido, LA = 0.30 0.30 m y LC  =0.15 m. El tercer material, B, que se intercala entre los materiales A y C, es d dee espesor conocido, LB= 0,15m, pero de conductividad térmica, k  B , desconocida.

En condiciones de operación de estado estable, las mediciones revelan una temperatura de la superficie externa T s,o= 20°C, una temperatura de la superficie interna T s,i = 600°C, y una temperatura del aire del horno horno T∞ = 800 °C, Se sabe que el coeficiente de convección interior h es 25 W/m*K. Cual es el valor de k B?

2. Una pared cilíndrica está compuesta por dos materiales de conductividad térmica k A y k B, separados por un calentador de resistencia eléctrica muy delgado para el cual las resistencias térmicas de contacto de las interfases son insignificantes. Un líquido que se bombea a través del tubo está a una temperatura T ∞,i y proporciona un coeficiente de convección de hi en la superficie interna del compuesto. La superficie externa se expone al aire ambiente, el cual esta a T ∞,o y proporciona un coeficiente de convección de ho. En condiciones de estado estable, el calentador disipa un flujo de calor uniforme q”h.

(a)  Dibuje el circuito térmico equivalente del sistema y exprese todas las resistencias en términos de variables relevantes. (b) Obtenga una expresión que sirva para determinar la temperatura del calentador, Th.