Transferencia

1.- La pared de un horno industrial se construye con ladrillo de arcilla refractaria de 0,15 m de espesor que tiene una conductividad térmica de 1,7 W/m°K. Mediciones realizadas durante la operación en estado estable revelan temperaturas de 1400 y 1150 °K en las superficies internas y externas, respectivamente. ¿Cual es la velocidad de perdida de calor a través de una pared que tiene 0,5 m por 3 m de lado?

Datos:

L= 0,15m

K= 1,7 W/m°K

Formula de Transferencia de Calor:

Sustituimos los valores y obtenemos la velocidad de perdida de calor:

2.- Una pared plana de un horno esta construida con una capa de ladrillo silo-cel de 4,5 in, cuya conductividad térmica es de 0,08 Btu/ft.h.°f, y que esta cubierta exteriormente por una capa de ladrillo común de 9 in, de conductividad térmica 0,8 Btu/ft.h.°f. La temperatura de la cara interna de la pared es de 1400 °F, y la de la cara externa es de 170°F. A) ¿Cuál es la perdida de calor a través de la pared? B) ¿Cual es la temperatura de la interface entre el ladrillo refractario y el ladrillo común?

Datos

L1= 4,5in

L2= 9in

K1= 0,08 Btu/ft.h.°f

K2= 0,8 Btu/ft.h.°f

Parte A:

Convierto las unidades:

Sustituimos los valores obtenidos y la perdida de calor va ser:

Parte B: temperatura de interface.

Para calcular esta temperatura se utiliza la formula de pared plana

Q= 218,7 Btu/h

T de interface

3.- Una pared de exterior de una casa se puede aproximar por una capa de 10,16cm de ladrillo corriente (k= 0,7 W/m.°C), seguida de una capa de 3,81 cm de yeso (k= 0,48W/m°C) ¿Qué espesor de aislante de lana de roca (k= 0,065 W/m °C) debería añadirse para reducir en un 80% la perdida de calor (o la ganancia) a través de la pared?

Datos:

L1= 10,16cm = 0,1016m

L2= 3,81cm = 0,038m

L3=?

K1= 0,7 W/m.°C

K2= 0,48W/m°C

K3= 0,065 W/m

Dado que la pérdida de calor con el aislamiento de lana de roca será sólo el 20 por 100 (una reducción del 80 por 100) de la que se tenía antes del aislamiento:

Calculo de RT:

La resistencia térmica sin aislamiento es:

Entonces:

Esto representa la suma del valor anterior y de la resistencia de la lana de roca:

4.- - Un tubo de paredes gruesas de acero inoxidable (18% Cr, 8% Ni, k=19W/mºC) de 2 cm de diámetro interior (DI) y 4 cm de diámetro exterior (DE), se cubre con una capa de 3 cm de aislante de asbesto (k=0,2 W/mºC). Si la temperatura de la pared interna del conducto se mantiene a 600 ºC, calcúlese la perdida de calor por metro de longitud. Calcúlese también la temperatura de interfaz tubo aislante. T exterior 100 ºC.

Ka Ti

R1 R2

Kb

T

T=100°C

A.) Calcular la perdida de calor:

B.) Temperatura de interface:

5.- Una varilla cilíndrica larga de 4 cm de diámetro tiene una temperatura superficial de 200 ºC. La varilla está recubierta con dos tipos diferentes de aislante como se indica en la figura. El plano que separa los dos materiales está perfectamente aislado. El espesor de ambos aislantes es de 5 cm. kA=5 W/m K y kB=10 W/m K. La superficie exterior de los sistemas está rodeada por aire a 20 ºC para el

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