PROBLEMARIO 2 TRANSFERENCIA DE CALOR
1. Una pared plana grande de espesor 0.4 m, conductividad térmica 2.3 W 1m oC y área superficial 30
m2. El lado izquierdo de la pared se mantiene a unatemperatura constante de 90°C, en tanto que el
derecho pierde calor por convección hacia el aire circundante que está a 25°C, con un coeficiente de
transferencia de calor de 24 W/m2 .oC. Si se supone unaconductividad térmica constante y que no
hay generación de calor en la pared:
a) Expresar la ecuación diferencial y las condiciones en la frontera para una conducción
unidimensional de calor enestado estacionario a través de la pared,
b) obtener una relación para la variación de la temperatura en la pared, mediante la solución de la
ecuación diferencial y
c) evaluar la razón de latransferencia de calor a través de la misma.
2. Una varilla cilíndrica sólida de 0.15 m de longitud y 0.05 m de diámetro. Las superficies superior e
inferior de la varilla se mantienen a las temperaturasconstantes de 20°C y 95°C, respectivamente, en
tanto que la superficie lateral está perfectamente aislada.
Determinar la razón de la transferencia de calor a través de la varilla, si está hecha de:
a)cobre, k = 380 W/m oC,
b) acero, k = 18 W/m oC y
c) granito, k = 1.2 W/m oC.
3. Un tubo de vapor de agua de longitud 30 ft, radio interior 2 in, radio exterior 2.4 in y conductividad
Térmica 7.2Btu/h ft °F. El vapor está fluyendo por el tubo a una temperatura promedio de 250ºF y el
coeficiente promedio de transferencia de calor por convección sobre la superficie exterior es de 1.25
Btu/h ft2°F. Si la temperatura promedio sobre la superficie exterior del tubo es 160o:F
a) expresar la ecuación diferencial y las condiciones de frontera para la conducción unidimensional y
estacionaria decalor a través del tubo,
b) obtener una relación para la variación de la temperatura en éste, resolviendo la ecuación
diferencial, y
c) evaluar la razón de la pérdida de calor del vapor a través... [continua]

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