Serie de Problemas TC-CICLO - V - 2014-V

TRANSFERENCIA DE CALOR

SERIE DE PROBLEMAS N° 1 1. Una placa grande de acero que tiene un espesor de L = 4 pulgadas conducti!idad t"r#ica de $ = %& 'tu()*pie*+F , una e#isi!idad de - = ./ est0 tendida so1re el suelo* Se sa1e que la super2icie e3puesta de la placa en 3 = L interca#1ia calor por  con!eccin con el aire a#1iente que est0 a T2 = 5. +F con coe2iciente pro#edio de trans2erencia de calor de ) = 6& 'tu()*pie &*+F as7 co#o por radiacin )acia el cielo a1ierto con una te#peratura equi!alente del cielo de Tcielo = 86. +R* Asi#is#o la te#peratura de la super2icie e3terior de la placa es de %8 +F* Si se supone una trans2erencia unidi#ensional de calor en estado esta1le a* E3pr E3pres esee la ecuaci ecuacin n di2ere di2erenc ncia iall , las las cond condici icion ones es de 2ronter 2ronteraa para para la conduccin a tra!"s de la placa*  1* O1tenga una relacin para la !ariacin de la te#peratura en ella resol!iendo la ecuacin di2erencial , c* Deter#ine Deter#ine el !alor !alor de de la te#perat te#peratura ura de la super2icie super2icie in2erior in2erior de la la #is#a #is#a en 3 = .

2- Vap Vapor or con una una calidad de de 9!" #lu$e #lu$e a una pre%i&n pre%i&n de 1"'()1*+ 1"'()1*+ N,2 a una elocidad de 1 ,%" por un /u0o de acero de 2"(c $ 2.1 c de die/ro in/erno. El coe#icien/e coe#icien/e de /ran%#erencia /ran%#erencia de calor en la %uper#icie %uper#icie in/erna" donde donde ocurre 2 conden%aci&n e% de de +3 4,, 4,, .5. 6na pel7cula de 8ra%a en la %uper#icie in/erna aade aade una re%i%/en re%i%/encia cia /:rica /:rica in/erna in/erna de *"1  2.5,4 .5,4. E%/ie E%/ie la ra;&n ra;&n de p:rdida por e/ro de lon8i/ud del /u0o %i< a. El /u0o /u0o e%/a e%/a de% de%cu cu0i 0ier er/o /o  1* El /u0o e%/a cu0ier/o por una capa de + c de +! de a8ne%io. En a0o% ca%o% %upon8a =ue el coe#icien/e de  trans2erencia de calor en la super2icie e3terna es de 66 9(#&*: , que la te#peratura a#iente es de &6 +C c* Ta#1i" Ta#1i"n n e!al;e e!al;e la calidad calidad del !apor !apor despu"s despu"s de < # de tu1o tu1o en a#1os a#1os casos* casos* '. El !apor que 2lu,e a tra!"s de un tu1o largo de pared delgada #antiene la pared del tu1o a una te#peratura uni2or#e de 8.. :* El tu1o est0 cu1ierto con una #anta aislante co#puesta con dos #ateriales di2erentes A , '* Se supone que la inter2a entre los dos #ateriales tiene una resistencia de contacto in2inita , que toda la super2icie e3terna est0 e3puesta al aire para el cual T2 = e Di1u>e el circuito circuito t"r#ico t"r#ico del siste#a* siste#a* Usando Usando los s7#1o s7#1olos los precede precedentes ntes #arque #arque todos los nodos , resistencias pertinentes*

Ing. Alberto Emilio Panana Girio 2013

TRANSFERENCIA DE CALOR

 1*

?ara las condiciones que se esta1lecen @Cu0l es la p"rdida total de calor del tu1o @Cu0les son las te#peraturas de la super2icie e3terior Ts&BA , TsB&'

3. Dos grandes placas de acero a 5. +C* , %. +C est0n separadas por una 1arra de acero de .< # de largo , &8 c# de di0#etro* La 1arra est0 soldada en cada placa* El espacio entre las placas se rellena de aislante que ta#1i"n aisla la circun2erencia de la !arilla* De0ido al di#erencial de ol/a>e en/re a0a% #lu$e corrien/e a /ra:% de la 0arra" $ %e di%ipa ener87a el:c/rica a ra;&n de 12 4" %iendo la conduc/iidad /:rica 5 ? 1( 4,.5. @alcule< a. La /epera/ura )ia de la 0arra.  1* La u1icacin donde se encuentra esta te#peratura #03i#a* c* La ran de 2lu>o de calor en los e3tre#o de la 1arra*

+. Una pared plana de & c# de espesor genera uni2or#e#ente un calor q o = 836.8 :cal()*#o de la te#peratura #03i#a del aislante@Cu0l es el !alor  de la te#peratura #03i#a cuando se usa dic)o espesor*

(. Se constru,e un cilindro largo , )ueco con un #aterial cu,a conducti!idad t"r#ica es una 2uncin de la te#peratura de acuerdo con $ = ../. H ..../.%T donde T est0 en +F , $ en 'tu()*pie*+F* Los radios interno , e3terno del cilindro son de 8 , 6.  pulgadas respecti!a#ente* En condiciones estacionarias la te#peratura de la super2icie interior del cilindro es de .. +F , la de la super2icie e3terior de &.. +F* a. Calcule la ran de trans2erencia de calor por pie de longitud teniendo en cuenta la !ariacin de la conducti!idad t"r#ica con la te#peratura* Si el coe2iciente de trans2erencia de calor en la super2icie e3terna del cilindro es de < 'tu()*pie&*+F calcule la te#peratura del aire e3terior del cilindro . Se de>a una planc)a de 6...9 so1re la ta1la de planc)ar  con su 1ase e3puesta al aire a#1iente que esta a &/ +C* La placa 1ase de la planc)a tiene un espesor de L = .8 c# un 0rea de la 1ase de A = 68. c#& , conducti!idad t"r#ica de $= 6 9(#*+C* La super2icie interna de la placa 1ase esta su>eta a un 2lu>o uni2or#e de calor generado por los calentadores de resistencia del interior* La super2icie e3terior de la placa  cu,a e#isi!idad e=.% pierde calor por con!eccin )acia el aire a#1iente con un coe2iciente pro#edio de trans2erencia de calor de ) =