PRIMER TALLER DE TRANSFERENCIA DE CALOR

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERIAS

PRIMER TALLER DE TRANSFERENCIA DE CALOR

Programa:

Ingeniería Electromecánica Profesor:

Darío Rincón Quintero rincondario@hotmail.com

Una barra cilíndrica de combustible nuclear de 15 mm de diámetro está revestida por un cilindro cerámico hueco concéntrico con un diámetro interno de 35 mm y un diámetro externo de x mm. Este arreglo crea una brecha de aire entre la barra de combustible y el cilindro hueco de cerámica con un coeficiente de transferencia de calor por convección de 10 W/m2 • K. El cilindro hueco de cerámica tiene una conductividad térmica de 0.07 W/m • K y su superficie externa mantiene una temperatura constante de 30°C. Si la barra de combustible genera calor a una razón de 1 MW/m3, determine el espesor del cilindro cerámico si la temperatura en la superficie de la barra de combustible alcanza los 1026°C.

Una tubería con diámetros interno y externo de 50 mm y 60 mm, respectivamente, se utiliza para transportar vapor sobrecalentado en una planta de manufactura. Los tubos de la tubería de una conductividad térmica de 14 W/m • K se conectan entre sí mediante bridas con un espesor combinado de 20 mm y un diámetro externo de 90 mm. El aire que rodea a la tubería tiene una temperatura de 30°C y un coeficiente de transferencia de calor por convección de h_ext=10 W/m^2 K Si la temperatura de la superficie interna de la tubería se mantiene a una temperatura estacionaria de 150°C, determine:

La temperatura en la base de la brida, la eficiencia de la brida y la razón de pérdida de calor a través de ésta. Si la temperatura del vapor son 180 ºC, ¿Cuál es el coeficiente de convección interna?

Por un tubo (D1=5 cm y D2= 5,4 cm) fluye vapor de agua; y para mantener dicho vapor a una temperatura constante de 290 ºC se emplea en su periferia una resistencia delgada de 1600 W de potencia. El aire circundante se encuentra a 28ºC y que los coeficientes de transferencia de calor h_interno=120 w/m^2.K y h_(ext. comb.)=15 w/m^2.K respectivamente, Determinar:

La temperatura de la superficie interna del tubo (T1=?) si solo se aprovecha el 92% de la potencia de la resistencia y la temperatura a la cual se encuentra la resistencia (T2=?)

El espesor mínimo del aislamiento (utilice fibra de vidrio K=0.05 W/m.K) para que solo se pierda el 10% de la potencia de la resistencia y la temperatura correspondiente a la superficie externa del aislante (T3=?)

En una instalación de producción, placas grandes de latón de 3 cm de espesor (ρ=8530 Kg/m^3 C_p=380 J/(Kg.ºC) K=110 W/(m.ºC) ) que están inicialmente a una temperatura uniforme de 25°C se calientan al pasar por un horno que se mantiene a 700°C. Las placas permanecen en el horno durante un periodo de x=? min. Si el coeficiente de transferencia de calor por convección es h = 80 W/m2 • °C. Determine el tiempo que deben permanecer las placas en el horno para que su temperatura superficial alcance los 445 ºC (Utilice los dos métodos y

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