calor

Transferencia de calor 2: Conducción
Problema 1 (ejercicio 2.56 Cengel). Una pared plana, cuya conductividad térmica es k = 2.3 W/m °C, está
sometida a una temperature de 80°C en la superficie izquierda y a una conveccion contra una temperature de
15 °C, con un coeficiente h=24 W/m2.°C, en la superficie derecha. Determinar:
(a) la formulacion matematica del problema (ecuacion
diferencial ycondiciones de contorno)
(b) la variacion de temperatura en la pared

k
T1=80°C
A=20 m2

(c) la tasa de transferencia de calor.

T =15°C
h=24 W/m2.°C

L=0.4 m
Respuestas:
(a)
(b) T ( x)

80 131.1x

x
(c) 6030 W

Problema 2 (ejercicio 2.57 Cengel). Las superficies superior e inferior de una barra cilíndrica se mantienen a
temperaturas constants de 20 C y 95 C respectivamentemientras que la superficie lateral esta perfectmente
aislada. Determinar la transferencia de calor a lo largo de la barra si la misma esta hecha de
(a) cobre (k = 380 W/m °C)
Aislado

(b) acero (k = 18 W/m °C)
(c) granito (k = 1.2 W/m °C)
Respuestas:

T1=25°C

D = 0.05 m

T2=95°C

(a) 373.1 W
(b) 17.7 W

L=0.15 m

(c) 1.2 W

Problema 3 (ejercicio 2-59 Cengel). Una placa deacero (k = 20 W/m °C) tiene un área lateral de 160 cm2 y un
espesor de 0,6cm. La superficie izquierda de la recibe un flujo de calor a una tasa de 800W. En condiciones
estacionarias la temperatura de la superficie derecha es 85°C. Determinar:
(a) la formulacion matematica del problema (ecuacion
diferencial y condiciones de contorno)
(b) la variacion de temperatura en la pared

k
T2 =85°CQ=800 W
A=160 cm2

(c) la temperatura de la pared izquierda.

L=0.6 cm

Respuestas:
(a)
(b) T ( x)

2500(0.006 x) 85

x

(c) 100°C

Problema 4 (ejemplo 2.15 Cengel). Un tubo de vapor tiene 20m de longitud, 6cm de radio interno, 8 cm de radio
externo y una conductividad térmica de k=20 W/m °C . Las superficies interior y exterior se mantienen a
T1=160°C y T2= 60°C respectivamente.Obtener la distribución de temperatura en el interior del tubo y
determinar la tasa de transferencia de calor a través del mismo.
Solucion en la pag 94 Capítulo 2.

1

Transferencia de calor 2: Conducción
Problema 5 (ejemplo 2.17 Cengel). El alambre de la Resistencia de un calentador de 2kW cuya conductividad
térmica es 15 W/m °C tiene un diámetro de 4mm y una longitud de 0.5m. Si latemperatura de la superficie
externa del alambre es 105 °C , determinar la temperatura en el centro del mismo.
Solucion en la pag 100 Capítulo 2.

Problema 6 (ejemplo 2.19 Cengel) En el alambre de una resistencia de radio 0.2cm y conductividad térmica de
15 W/m °C se genera calor uniformemente como resultado del calentamiento eléctrico a una tasa de 50W/cm3. El
alambre esta recubierto de unacerámica de 0.5 cm de espesor cuya conductividad térmica es 1.2W/m °C. Si la
superficie exterior de la cerámica es 45°C determinar las temperaturas en el centro del alamabre y en la interface
entre el alambre y la cerámica.
Solucion en la pag 102 Capítulo 2.

Problema 7 (ejercicio 2.68 Cengel). Un tubo por el que circula aire comprimido tiene una longitud de 6m radio
interno de 3.7cm, radioexterno de 4.0cm y una conductividad de k = 14 W/m. °C. La superficie exterior esta
sujeta a un flujo de calor uniforme en su superficie externa generado por una resistencia a una tasa de 300W y la
interior a una convección contra el aire a -10°C con un coeficiente h=30 W/m2.°C. Asumiento que el 15% de la
energía generada en la resistencia se pierde a través del aislamiento determinar:
(a) laformulacion matematica del problema (ecuacion
diferencial y condiciones de contorno)

r

(b) la variación de temperatura en el tubo

Heater

r2

(c) las temperaturas en las superficies interior y exterior
Air, -10°C

Respuestas:

r1

(a)
(b)

T (r )

10 C 0.483 C ln

L=6 m

r
12.61
r1

Problema 8 (ejercicio 2.132 Cengel) En el alambre de una
resistencia, que tiene...