Problemas Para Resolver Conduccion

PROBLEMAS PARA RESOLVER CONDUCCION-CONVECCION

Problema 1: Considere una pared de cobre (K=375 w/mº C) de 1 cm de espesor la cual esta expuesta por una de sus superficies a vapor de agua condensándose (h= 10.000 w/m² ºC) a una temperatura de 200 º C, la otra superficie esta en contacto con aire ambiente (h=5 l w/m² ºC) a una temperatura de 25 º C. -

Calcule el calor por unidad de área transferido a través de la placa Determínese la temperatura en ambas superficies.

T₁∞=200 º C

T₂∞= 25 ºC T₁

T₂

q”=q/A

Problema 2: Se tiene un cilindro el cual tiene un diámetro exterior de 2 pulg. Esta cubierto de una capa de asbesto de espesor ¼ pulg. Y otra capa de fibra de vidrio de 1 pulg. De espesor, a demás cuando r es igual a 1pulg. La temperatura es ifual a 600 º F y cuando el radio es de 2 ¼ la temperatura es de 100ºC ¿Hallar la temperatura cuando el radio sea igual a 1 ¼ de pulgada. Kasbesto=0.08 Btu/hr pie ºF Kfibra=0.022 Btu /hr pie ºF

600ºF 100ºF R1 R1=Ln (r₂ /r₁) K2π L

R2= Ln (r₃ - r₂) K2π L

R2

PROBLEMA 3: Considere la pared de un horno de estufa la cual esta constituida por dos placas de acero delgado con aislante de fibra de vidrio (K=0.035 w/m ºC) en el interior de ellas la temperatura máxima de operación del horno puede suponerse en 250 ºC mientras que la temperatura en la cocina es de 35 ºC. Calcule el espesor del aislante que deben tener las paredes para evitar que la temperatura en la superficie exterior no exceda a 60 ºC, el coeficiente de transferencia de calor en ambas superficies puede suponerse que es igual a 10 w/m² ºC. T₂∞

T₁∞ T₂

T₁

Tamb Aislante. Problema 4: Por una tubería de plástico (K=0.5 W/m ºC) circula un fluido de modo que el coeficiente de transferencia de ca.lor por convección es de 300 w/m² ºC. La temperatura del fluido es de 100 ºC. La tubería tiene un diámetro interno de 3 cm y un diámetro externo de 4 cm. Si la cantidad de calor que se transfiere a través de la unidad de longitud de tubería de tiempo es de 500 w/m, calcular la temperatura de la superficie exterior de la tubería.

Problema 5: Una placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una sección recta de 5000 cm². Una de las caras se halla a la temperatura de 150 ºC y la otra expuesta a 140 ºC, calcular q que se transmite por segundos K es igual a 0.115 cal/ s cm ºC. q

Problema 6:

Un oleoducto de 50 cm de diámetro transporta en el ártico petróleo a 30 ºC y está expuesta a una temperatura ambiente de – 20ºC. Un aislante especial de polvo de 5 cm de espesor y de conductividad igual a 7 w/m ºC, cubre la superficie del oleoducto, el coeficiente de transferencia de calor en el exterior es de 12 w/m² ºC. Calcule las pérdidas de calor por unidad de longitud. Tubería no aislada

Tubería Aislada

Problema 7: Considere un muro compuesto por dos capas cuyas características son: -

Capa 1 longitud 0.4 m y K₁ (0.9 w/m ºC) Capa 2 longitud 0.05 m y K₂(0.04 w/m ºC)

La cara exterior se encuentra en contacto con aire a 40 ºC con coeficiente de transferencia de calor de 10 w/m² ºC, la cara interior se encuentra en contacto con aire a 20 ºC (h=5 w/m² ºC). -Calcule el flujo de calor que atraviesa el muro. -Cuál es la temperatura en la superficies extremas? Y en la interface entre las dos capas Problema 8: Calcular las pérdidas de calor de 1 m de una tubería no aislada con d ₁ de 150 mm y d₂ de 165 mm al aire libre cuando por el interior de este corre agua con una temperatura del agua de 90ºC y una temperatura del fluido (T∞) de – 15 ºC con conductividad de 50 w/m ºC y coeficiente de transferencia de calor de 1000 w/m² ºC del agua y coeficiente del fluido de 12/m² ºC. hamb.= 12/m² ºC T₁ T₂ T₃ T₄

ha=1000 w/m² ºC Problema 9: Una placa de cobre con una conductividad térmica de 375 w/m ºC tiene un espesor de 10 mm por el lado exterior está expuesta al aire con coeficiente de transferencia de calor de 15 w/m² ºC y una temperatura de 10 ºC, por este mismo lado la temperatura en la superficie vale 50 ºC. Calcular cuánto vale la temperatura en el lado interior.

H=15 w/m² ºC T∞=10ºC

T₂ T₁= 50ºC

Problema 10: Un tubo de cobre BW616 (K=379 w/m ºC) transporta vapor húmedo a 100 ºC y tiene un diámetro exterior de 5,080 cm mientras que el diámetro interior es de 4,750 cm. El tubo se encuentra en un cuarto cuya temperatura ambiente es de 25 ºC. Para disminuir las pérdidas de calor en un 60% se desea aislar el tubo con fibra de vidrio (K=0.04 w/m ºC). Calcule el espesor del aislante necesario suponiendo que los coeficientes de transferencia de calor interior y exterior son iguales a 5600 w/m² ºC y 5 w/m² ºC respectivamente.