estructura economica de venezuela 1830-1936

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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 una temperatura 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 en estado 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 temperaturas constantes 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 7.2 Btu/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 de calor 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 travésdel mismo.
4. Considere una pared plana grande de espesor 0.3 m, conductividad térmica 2.5 W/m oC y área
superficial 12 m2. El lado izquierdo de la pared, en x =0, está sujeto a un flujo neto de calor de 700
W/m2 al mismo tiempo que la temperatura en esa superficie es 80°C. Si se supone una conductividad
térmica constante y que no hay generación de calor en la pared:
a) expresar la ecuacióndiferencial y las condiciones de frontera para la conducción unidimensional y
estacionaria de calor a través de ella,
b) obtener una relación para la variación de la temperatura en la misma, resolviendo la ecuación
diferencial, y
c) evaluar la temperatura de la superficie derecha, en x = L.
5. Se está usando una resistencia de alambre larga y homogénea de radio 0.25 in y conductividad
térmica8.6 Btu/h ft°F, para hervir agua a la presión atmosférica por el paso de corriente eléctrica. Se
genera calor uniformemente en el alambre como resultado del calentamiento por resistencia a razón
de 1800 Btu/h in". El calor generado se transfiere al agua a 212°F por convección, con un coeficiente
E Bermúdez

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PROBLEMARIO 2 TRANSFERENCIA DE CALOR
promedio de transferencia de calorde 820 Btu/h ft2 0F. Si se supone una transferencia de calor
unidimensional en estado estacionario:
a) Expresarla ecuación diferencial y las condiciones de frontera para la conducción de calor a través
del alambre,
b) obtener una relación para la variación de la temperatura en éste, resolviendo la ecuación
diferencial, y
c) determinar la temperatura en la línea central del alambre.
6. En unainstalación de procesamiento de alimentos se usa un recipiente esférico de radio interior 40
cm, radio exterior 41 cm y conductividad térmica 1.5 W/m ºC para almacenar agua caliente y
mantenerla a 100°C en todo momento. Para realizar esto, la superficie exterior del recipiente se
envuelve con un calentador eléctrico de cinta de 500 W y, a continuación, se aísla. Se observa que, en
todo...
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