Tarea Fenomenos 2

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA Y BIOQUÍMICA

UNIDAD TEMÁTICA 1

“BALANCE EN SISTEMAS COORDENADOS” TAREA # 1

NOMBRE DEL ALUMNO: ANGIE MARYLU ACOSTA ORDOÑEZ

CARERRA: INGENIERÍA BIOQUÍMICA

Mérida, Yucatán a 30 de marzo de 2023

1. Está fluyendo vapor de agua a 450 °F a través de un tubo de acero (k= 8.7 Btu/h. ft. °F) cuyos diámetros interior y exterior son 3.5 in y 4.0 in, respectivamente, en un medio a 55 °F. El tubo está aislado con fibra de vidrio (k= 0.020 Btu/h . ft . °F) de 2 in de espesor. Si los coeficientes de transferencia de calor por convección sobre el interior y el exterior del tubo son 30 Btu/h . ft2 . °F y 5 Btu/h . ft2 . °F, respectivamente, determine la razón de la pérdida de calor del vapor por pie de longitud del tubo. ¿Cuál es el error en que se incurre al despreciar la resistencia térmica del tubo de acero en los cálculos? Explique.

2. Considere una placa grande de latón de 5 cm de espesor (k= 111 W/m. °C) en la cual se genera uniformemente calor a razón de 2x105 W/m 3. Uno de los lados de la placa está aislado, en tanto que el otro está expuesto a un medio a 25 °C, con un coeficiente de transferencia de calor de 44 W/m2 . °C. explique en qué sitios de la placa se localizarán las temperaturas más alta y baja, y determine sus valores.

3. Una esfera de 5 mm de diámetro a 50 °C está cubierta por un aislamiento de plástico (k= 0.13 W/m. °C) de 1 mm de espesor. La esfera está expuesta a un medio a 15 °C, con un coeficiente de transferencia de calor por convección de 20 W/m2 . °C. Determine si el aislamiento de plástico que está sobre la esfera ayudará o dañará a la transferencia de calor desde esta última,

4. Considere una pieza esférica homogénea de material radiactivo de radio igual a 0.04 m que está generando calor a una razón constante de 4x107 W/m3. El calor generado se disipa hacia el medio de manera estacionaria. L a superficie exterior de la esfera se mantiene a una temperatura uniforme de 80 °C y la conductividad térmica de la esfera es

k= 15 W/m . °C. si se supone una transferencia unidimensional de calor en estado estacionario. a) Obtenga una relación para la variación de la temperatura en ella, resolviendo la ecuación diferencial de transferencia de calor. b) Determine la temperatura en el centro de la misma.

5. Considere una ventana de vidrio de 1.5 m de alto y 2.4 m de ancho cuyo espesor es de 6 mm y la conductividad térmica es de 0.78 W/m°C. Determine la razón de transferencia de

calor estacionaria a través de esta ventana de vidrio y la temperatura de su superficie interior, para un día durante el cual el cuarto de mantiene a 24 °C, en tanto que la temperatura del exterior es de -5 °C. Tome los coeficientes de transferencia de calor por convección sobre las superficies interior y exterior de la ventana como 10 W/m2 . °C y 25 W/m2. °C, respectivamente.