TP N 11

FENOMENOS DE TRANSFERENCIA Trabajo Práctico Nº 11 Ingeniería Industrial - 2016 1- La función de emisividad espectral de una superficie opaca a 800 K se aproxima como:

Determine la emisividad promedio de la superficie y su poder de emisión Rpta: ɛ = 0,521; E=12100 W/m2 2- Determine los factores de visión: a) Asociados con un recinto formado por dos esferas concéntricas. b) Desde la base de una pirámide hacia cada una de las cuatro superficies laterales. La base de la pirámide es un cuadrado y las superficies laterales son triángulos isósceles. 3- Calcular la energía solar recibida en la superficie de la tierra, por unidad de superficie normal a la radiación solar. El radio del sol es 696.000 km y la distancia media tierra-sol es de 149x109 m. Suponer que el sol se comporta como un cuerpo negro a 5.800 K. Calcular la fracción de la radiación emitida por el sol que se encuentra situada en la zona visible del espectro: 0,4 a 0,8 μm. Rpta: 1216,7 W/m2 4- considere un horno cúbico de 5 m de lado cuyas superficies se aproximan a cuerpos negros .la base, la parte superior y las superficies laterales del horno se mantienen a las temperaturas uniformes de 800 K, 1500 K y 500 K, respectivamente. Determine: a) La razón neta de la transferencia de calor por radiación entre la base y las superficies laterales. b) La razón neta de la transferencia de calor por radiación de calor por radiación entre la base y la superficie superior c) La razón neta de la transferencia de calor por radiación desde la base. Rpta: a) 394 kW, b) 1319 kW, c) 925 kW 5- Un ladrillo que tiene una temperatura superficial de 373ºK se está cociendo en un horno cuyas paredes y aire están a 477.4ºK, el ladrillo se mueve continuamente a través del horno sobre un transportador de banda perforada. Se estima que la emisividad del ladrillo 0.93 y es rectangular con 7.5 cm de altura, 15 cm de ancho y 30 cm de longitud. Calcúlese la velocidad de transferen-

cia de calor radiante al ladrillo, suponiendo que es pequeño en comparación con el horno y despreciando la transferencia de calor por convección natural. Dibujar el circuito equivalente. Rpta: 232,93 kcal/h 6- Un caño horizontal de acero de 2” de diámetro nominal, escala 40 transporta vapor condensándose a 130ºC. Cuál es la pérdida calórica por metro de caño? Qué porcentaje de esta pérdida tiene lugar por radiación? Cuáles son los coeficientes hr y (hc + hr)? Temperatura exterior: 20ºC Emisividad caño de acero: 0,80 Rptas: q/L = 293, 68 kcal/h m; % perd. Por radiación = 48 %; hr = 6,73 kcal/h m2 ºC, (hc + hr) = 14,09 kcal/h m2 ºC 7- A una tubería (negra a efectos radiantes) de 20 mm de diámetro exterior se le coloca un escudo de radiación cilíndrico concéntrico de 60 mm de diámetro y con emisividad interna ε2 = 0,1. Entre ambos cilindros se ha realizado el vacío. a) Calcular el flujo de calor que abandona la tubería por unidad de longitud, si la temperatura exterior de la tubería es T1 = 100°C y la del escudo T2 = 20°C. b) ¿Qué emisividad deberá tener el escudo (ε’2) para disminuir las pérdidas de calor a la mitad? Rptas: q/L = 9,18 kcal/h m; ε’2 = 0,04545 8- En un espacio evacuado se han dispuesto tres láminas de aluminio paralelas a distancias pequeñas en relación con su superficie. Las láminas externas se mantienen a 0ºC y 150ºC. Calcúlese la temperatura que alcanza la lámina central en el equilibrio térmico y el flujo de calor en estas condiciones, tomando para la emisividad del aluminio el valor de 0,05 para este intervalo de temperaturas. Rpta: T = 97,21 ºC 9- En una cañería por la que circula oxigeno a 70 ºC se ha colocado un termómetro cuya lectura es 10 ºC mayor de lo correcto debido al error por radiación cuando las paredes de la cañería se encuentran a 200 ºC. Si las paredes de la cañería están más frías pero la temperatura y velocidad del aire son las mismas que para el primer caso, el error por radiación es 5 ºC. ¿Cual es en este último caso la temperatura de las paredes? Rpta: 149,71 ºC 10- Un sistema de calefacción por losa radiante con piso de mármol está instalado en un baño de 3,5 m x 3,5 m y 2, 5 m de altura. Se puede asumir que las paredes están pintadas con pintura reflejante, mientras que el cielorraso es de yeso. Si el sistema calefactor suministra al piso un flujo calórico de 500 kcal/h que permite mantener la temperatura de la habitación en 25 °C: a) Determinar la temperatura de la losa, despreciando el calor transmitido al aire. b) Determinar hR Datos: ε yeso = 0,93; ε mármol = 0,8 R: T = 40,22 °C; hR= 2,72 kcal/h.m2.°C Ingeniería Industrial 2016

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