ejercicio propuesto trabajo de exposicion
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7/21/2019 Ejercicio Propuesto Trabajo de Exposicion
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Ejercicio propuesto
3.66. Un horno de 5m de ancho, 4 m de alto y 40m de largo usado
para curar tubos de concreto está hecho con paredes y techo de concreto (
k =0.9W /m°C ). El horno se mantiene a 40 ° C por la inyección de vapor
de agua caliente en l. !os dos e"tremos del horno, con un tama#o de
4 m×5m , están hechos de lámina metálica de 3mm de espesor
cubierto con espuma de estireno ( k =0.033W /m° C ) de 2cm de espesor.
!os coe$cientes de trans%erencia de calor por convección sobre las
super$cies interior y e"terior del horno son de k =3000W /m2
° C y
k =25W /m2
° C , respectivamente. &i se descarta cual'uier prdida de calor
a travs del piso, determine la raón de la prdida de calor del horno
cuando el aire ambiente está a −4 ° C .
atos*
Ancho=5m
Altura=4 m
Longitud=40m
Espesor de la pared=0.2m
k del concreto=0.9W /m °C
Temperaturainicial=40° C
Temperatura de salida=−4 ° C
Espesorde lalamina metalica=0.003m
Espesor del estireno=0.02m
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k del estireno=0.033W /m°C
hinicial=3000W /m2
° C
hinicial=25W /m2
° C
+) erdida de calor en la super$cie del concreto.
∫¿= 1
hi ∙ A i
= 1
3000W /m2
° C ∙[40m∙ (4.6+2 ∙3.6) m]=0.00706×10
−4 ° C
W
R¿
Rconcreto= L
k conc ∙ A conc
= 0.2
0.9W /m ° C ∙ [
40m ∙ (
4.8
+2
∙3.8
) m ]
=4.48×10−4 ° C
W
Rsal= 1
k sal ∙ Asal
= 1
25W /m2
° C ∙ [40m∙ (5+2 ∙4 ) m ]=0.76×10
−4 ° C
W
∫¿+ Rconcreto+ Rsal=0.00706×10−4+4.48×10
−4+0.76×10−4=5.256×10
−4 ° C
W
total=¿ R¿
R¿
Qtrns=T ent −T sal
Rtotal
= (40−(−4 ) )° C
5.256×10−4 °C
W
=83700W
-) erdida de calor en la super$cie de espuma de estireno.
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∫¿= 1
hi ∙ A i
= 1
3000W /m2°C ∙[(4−0.4 ) (5−0.4) ]m2
=0.201×10−4 °C
W
R¿
Restireno= L
k conc ∙ Aconc = 0.2
0.9W /m ° C ∙[ (4−0.2) (5−0.2 )]m2=0.0332
° C
W
Rsal= 1
k sal ∙ Asal
= 1
25W /m2
° C ∙[4×5]m2=0.002
° C
W
∫¿+ Restireno+ Rsal=0.201×10−4+0.0332+0.002=0.0352
°C
W
total=¿ R¿
R¿
Qtrns=T ent −T sal Rtotal
=(40−(−4 ) ) ° C
0.0352 °C
W
=1250W
3) rans%erencia total e calor.
Qtotal=83700W + (2 ∙1250W )=86200W
3./0. Está 1uyendo vapor de agua a travs de un tubo de acero (
k =8.7Btu /h ∙ f t ∙ °F ¿ cuyos diámetros interior y e"terior son 3.5∈¿ y
4∈¿ , respectivamente, en un medio a 224. El tubo está aislado con $bra
de vidrio (( k =0.02Btu /h ∙ f t ∙ °F ¿
) de2∈¿
de espesor. &i los coe$cientesde trans%erencia de calor sobre el interior y el e"terior del tubo son
30 5 Btu/h ∙ f t 2
∙ ° F ¿ , respectivamente, determine la raón de la prdida
de calor del vapor por pie de longitud del tubo. 5uál es el error en 'ue seincurre al despreciar la resistencia trmica del tubo de acero en los cálculos7
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di=3.5∈¿ 3.5
12ft
di=8∈¿ 8
12ft
atos*
di nterior=3.5∈¿
de! terior=8∈¿
k del acero=k =8.7Btu /h ∙ f t ∙ ° F
k del "idrio=0.02 Btu/h ∙ ft ∙° F
Espesor del "idrio=2∈¿
hdelacero=k =8.7Btu /h ∙ f t ∙ °F
h∈terior=30 Btu/h ∙ f t 2
∙ ° F
he!terior=5Btu /h ∙f t 2
∙ ° F
Temperatura del medio=55° F
+) álculos de las resistencias de los materiales.
∫¿=# ∙ d i ∙ L=# ∙(3.5/12 ft )∙(1 ft )=0.916 f t 2
A¿
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∫¿=#∙d i ∙L=# ∙(8 /12 ft ) ∙(1 ft )=2.094 f t 2
A¿
∫¿= 1
hi
∙ Ai
= 1
30Btu /h∙f t
2
∙° F ∙[0.916
f t
2
]
=0.036 h ∙ °F /Btu
R¿
Racero= ln (r 2/r 1)2∙ # ∙ k acero ∙ L
= 1
2 ∙ # ∙8.7Btu /h ∙ f t ∙ °F ∙1 ft =0.002h ∙° F /Btu
R"idrio= ln (r 2/r1)2 ∙ # ∙ k acero ∙ L
= 1
2∙ # ∙0.02Btu /h∙ ft ∙ °F ∙1 ft =5.516h ∙ ° F /Btu
Re!t =
1
hi ∙ A i=
1
5 Btu/h ∙ f t 2 ∙° F ∙[2.094 f t 2]=0.096h∙° F
/Btu
∫¿+ Racero+ R"idrio+ R e!t =0.036+0.002+5.516+0.096=5.65h ∙ ° F /Btu
total=¿ R¿
R¿
Qtrns=T %1
−T %2
Rtotal
= (450−55 ) ° F
5.65h ∙° F /Btu=69.91 Btu/h
-) Encontrar el error sin considerar la oposición o%recida por la resistencia delacero.
∫¿+ R"idrio+ Re!t =0.036+5.516+0.096=5.648h ∙ ° F /Btu
R¿ R¿
Error= R total− R
R total
×100
Error=(5.65−5.648)h∙° F /Btu
5.65h ∙ ° F /Btu ×100=0.035