Ejercicios CAP 1

 

Ejercicios

1. Se determina que el flujo de calor a través de una tabla de madera de 50 mm de espesor, cuyas temperaturas sobre las superficies interna y externa son 40 y 20°C, respectivamente es 40 W/m2. ¿Cuál es la actividad térmica de la madera?

2. El comportamiento de un congelador consiste en una cavidad cúbica que tiene 2m de lado. Suponga que el fondo está perfectamente aislado. ¿Cuál es el espesor mínimo de aislante de espuma de poliuretano (K=0.0030 W/m.K) que debe aplicarse en las paredes superior y laterales para asegurar una carga de calor de menos de 500 W, cuando las superficies interior y exterior están a -10 y 35°C?

3. ¿Cuál es el espesor que se requiere de una pared de mampostería que tiene una conductividad térmica de 0.75 W/m. K, si la velocidad del calor será 80% de la velocidad vel ocidad del calor a través de un pared de estructura compuesta que tiene una conductividad térmica de 0.25 W/m. K y un espesor de 100 mm? Ambas paredes están sujetas a la misma diferencia de temperatura superficial.

 

4. Usted ha experimentado el enfriamiento por convección si alguna vez sacó la mano por la ventana de un vehículo ve hículo en movimiento o si la sumergió en una corriente de agua. Si la superficie de la mano se considera a una temperatura de 30 ℃, determine el flujo de calor por convección para (a) una velocidad del vehículo de 35 km/h en aire a -5 ℃  con un coeficiente de convección de 40 W/ m2K y (b) una velocidad de 0.2 m/s en una corriente de agua a 10 ℃  con un coeficiente de convección de 900 W/ m 2K. ¿En cuál condición se sentiría más frío? Compare estos resultados con una pérdida de calor aproximadamente 30 W/ m2 en condiciones ambientales normales.

5. Sobre un cilindro largo, de 25 mm de diámetro con un calentador eléctrico interno, fluye aire a 40 ℃. En una serie de pruebas, se realizaron mediciones de la potencia por unidad de longitud, P , que se requiere para mantener la temperatura superficial del cilindro a 300 ℃, a diferentes velocidades V de la corriente libre del aire. Lo resultados son los siguientes: ´

(a) Determine el coeficiente de convección para cada velocidad, y muestre gráficamente los resultados. Suponiendo que la dependencia del coeficiente de convección con la velocidad es de la forma h=CVn, determine los parámetros C y n a partir de los resultados de la parte (a).