Ejercicio Tramsferencia De Calor

pEJERCICIOS DE CLASE

1.-La pared de un horno esta formada por 3 capas; una de 4" de ladrillo refractario seguida por 9 "de ladrillo aislante de caolín y finalmente 2" de ladrillo de construcción .Si las temperaturas de la superficie interna y externa son 200°F Y 40° F respectivamente. Cuáles son las temperaturas en las superficies de contacto de la pared.

2.- El compartimiento de un congelador consiste en una cavidad cúbica que tiene 2 m de lado. Suponga que el fondo esta completamente aislado. Cual es el espesor mínimo de aislante de espuma de poliuretano (k= 0,03 W/m2 °K) que debe aplicarse a las paredes superior y laterales para que el calor sea menor de 500 W, cuando las superficies interior y exterior están a -10 y 35°C.

3.- Lo helado de la brisa, que se experimenta en un día frío y con viento, se relaciona con el incremento de la transferencia de calor de la piel humana expuesta a la atmósfera circundante. Considere una capa de tejido adiposo (K=0,2 W/mºK) de 3 mm de espesor y cuya superficie interior se mantiene a una temperatura de 36°C. En un día calmado el coeficiente de transferencia de calor por convección a la superficie externa es 25 W/m2 °K, pero con vientos muy fuertes es 65 W/m2 0K. En ambos casos, la temperatura del aire es -15°C. Utilizando esta información calcule:

a. Cuál es la pérdida de calor por unidad de área que se produce en el día calmado y en el día con vientos fuertes.

b. ¿Cuál será la temperatura de la superficie externa de la piel en el día calmado y cual en el día con vientos?

c. Que temperatura deberá tener el aire en el día calmado para producir la misma pérdida de calor que ocurre con una temperatura del aire de -15°C en el día con viento.

4.- Determinar la rapidez de transferencia de calor por metro cuadrado de área de pared, para el caso de un horno donde la temperatura interior del aire es 1340° K. La pared del horno ésta formada por una capa de 0,106 m de ladrillo refractario, recubierta en el exterior con 0,635 m de acero inoxidable. Los coeficientes de transferencia de calor en las superficies interior y exterior de la pared son 5110 W/m2°K y 45 W/m2 ºK, respectivamente, el aire exterior está 295°K. Cuales serán las temperaturas en cada superficie y en la interfase ladrillo acero.

5.- Uno de los principales fabricantes de electrodomésticos propone un diseño de horno con autolimpieza que implica el uso de una ventana compuesta que separa la cavidad del horno del aire ambiental. El compuesto consistirá de dos plásticos de alta temperatura (A y B) de espesor LA = 2LB Y conductividades térmicas KA= 0.15 w/m °K y KB = 0.08 w/m ºK.

Durante el proceso de auto limpieza, las temperaturas de la pared y del aire del horno son 400°C, mientras que la temperatura del aire del cuarto es 25°C. Los coeficientes de transferencia de calor internos de convección y de radiación, así como de convección externa son cada uno aproximadamente 25 w/m2 ºK. Cual es el espesor mínimo de la ventana L= LA + LB necesario para asegurar una temperatura que sea 50°C o menor en la superficie externa de la ventana. Por razones de seguridad ésta temperatura no puede ser mayor.

6.- La pared de un horno esta compuesta de tres materiales la primera capa de 0.3 m de espesor de ladrillo refractario, la segunda capa de 0,15 m de espesor de conductividad térmica desconocida y una tercera capa de 0,15 m de espesor de asbesto-láminas. La temperatura interior del horno es 800°C con un coeficiente de convección interna de 25 W/m2 °K, la temperatura interna de la pared del horno es 600°C, mientras que la del ambiente es 20°C con un coeficiente de convección asociado de 5 W/m2 °K . Calcule el valor de la conductividad térmica para la pared intermedia.

7.- Para efectuar un determinado aislamiento pueden emplearse dos tipos de aislantes de 2 cm de espesor. El aislante

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