7/25/2019 2013 Serie 6 Fenomenos de Transporte

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1. En el sistema mostrado en la figura se produce una conduccin de rgimenestacionario unidimensional sin generacin de energa. La conductividadtrmica es de 25 W/m.K y el espesor L es de 0.5 m.

Determine las cantidades desconocidas para cada caso de la tabla siguiente ydibuje la distribucin de temperatura indicando la direccin del flujo de calor.

2. Por un cao Schedule 40 (acero), de radio interno 0,805 y un espesor depared de 0,145, fluye agua a 40F. La superficie exterior del cao se va a aislarcon una capa de 1 de espesor de magnesio al 85% (k= 0,038Btu/hr.pie.F) y con una capa de 1 pulgada de lana de vidrio compactada (k=0,22 Btu/hr.pie.F). El aire que rodea el cao est a 100C (k

acero= 25 Btu/hr.pie.F)a) Qu material debera colocarse sobre la superficie del cao para producir elmximo efecto aislante?b) Cul sera el flujo de calor, basado en la superficie externa del cao?

Los coeficientes de transferencia por conveccin para las superficies exterior e

interior son: 5 Btu/hr.pie

2

.F y 100 Btu/ hr.pie

2

.F, respectivamente.

Departamento de Ingeniera Qumica AO 2013Fenmenos de Transporte

SERIE N 6:PRINCIPIOS DE TRANSMISIN DE CALOR Y MECANISMO

DE TRANSPORTE DE ENERGIA EN ESTADO ESTACIONARIO.

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3. La pared de un horno est compuesta de tres capas de ladrillo. La interiores de 8de refractario con un k = 0,68 BTU/pie.h.F, la segunda de 4 de ladrillo

aislante k = 0,15 y la ltima externa es de 6 de ladrillo comn con k = 0,40. Elhorno opera a 1600F y la pared externa permanece a 125F. Cunto calor sepierde por conduccin por pie cuadrado de superficie y cuales son lastemperaturas de las interfaces de cada capa? Graficar. Si se deja un espacioestanco de (0,635cm) de aire en la interfase ladrillo aislante ladrillo comny las otras dimensiones permanecen inalteradas Cmo se modifica la situacinanterior? Graficar.

Kaire (572F)= 0,265 BTU/ pie.h.F

PROBLEMAS OPTATIVOS

3. Escalofros experimentados en un da de fro y ventoso se relacionan a unaumento de transferencia de calor desde la piel a la atmsfera. Considere unacapa de tejido graso de 3mm de grosor cuya superficie interior se mantiene auna temperatura de 36C. En un da calmo el coeficiente convectivo detransferencia de calor en la superficie exterior es de 25 W/m

2K, pero con

30Km/h de viento ste alcanza un valor de 65 W/m2K. En ambos casos la

temperatura ambiental es de15C.a) Cul es la relacin de perdida de calor por unidad de rea de la piel en unda calmo con respecto al da ventoso?

b) Cul ser la temperatura en la superficie exterior de la piel para el da calmoy el da ventoso?c) Qu temperatura tendra el aire en el da calmo si se asume igual prdidade calor que un da ventoso con una temperatura ambiental de15C?

4. Se desea construir un almacn refrigerado con una capa interna de 19,1mm de madera de pino, una capa intermedia de corcho prensado y una capaexterna de 50,8 mm de concreto. La temperatura de la pared interior es 17,8Cy la de la superficie exterior, 29,4C en el concreto. Las conductividades mediasson, para el pino 0,151; para el corcho, 0,0433; y para el concreto 0,762W/mK. El rea superficial total interna que se debe usar en los clculos es

aproximadamente 39 m2

(omitiendo las esquinas y los efectos de los extremos).Qu espesor de corcho prensado se necesita para mantener la prdida decalor en 586 W?

5. Un alambre conductor de 3mm de dimetro se encuentra a 118C en sucara externa y se lo recubre con un aislante (k = 0,075 Kcal/hr m C).Ambos estn rodeados por un fluido a 15C con un coeficiente de conveccin(h= 5,56 x10-4 cal/ s.cm

2.C. Encontrar el espesor de aislante para el cul la

prdida de calor por unidad de longitud sea mxima.Graficar este valor en funcin del radio.