Ope2
Páginas: 8 (1783 palabras)
Publicado: 12 de julio de 2011
EJERCICIOS RESUELTOS
OPERACIONES INDUSTRIALES II
Pared Plana.-
1.- Las paredes de una cabaña de una sola habitación y escasamente amoblada, en el bosque, estan compuestas de dos capas de madera de pino de 2cm de espesor cada una y una capa intermedia de 5cm de fibra de vidrio como aislante. El interior de la cabaña se mantiene a 20°c cuando la temperatura ambiente es de 2°c. Si loscoeficientes de transferencia de calor por convección interior y exterior son 3 y 6 W/m2k respectivamente, k de la madera de pino 0.10 W/mk y k de la fibra de vidrio 0.038 W/mk. Evalúe el flujo de calor por unidad de área a través de la pared.
q = [pic] = [pic] = 8.12 W/m2
2.- En un edificio de oficinas se usa ladrillo de 12 pulg. de ancho para los muros exteriores sin ningún aditamento extracomo material aislante. Durante un día de invierno fueron medidas las siguientes temperaturas: temperatura interior Ti=70°F, temperatura exterior To=15°F, Temperatura superficial interior de la pared T1=56°F, temperatura exterior de la pared T2=19.5°F. Tomando k=0.76 BTU/h-pie-°F, Calcular:
a) Los valores promedio del coeficiente interior de convección(hi) y el coeficiente exterior (he) detranferencia de calor.
b) El valor de U global usando unidades del SI
b) De U y del (T global determinar la densidad de flujo de calor en W/m2
c) Comparar los resultados de c) y de a)
a) q = - k [pic] = - 0.76 [pic] = 27.74 BTU/h-pie2
27.74 = hi (70-56 ) ( hi = 1.981 BTU / h-pie2-°F
27.74 = he (19.5-15) ( he = 6.164 BTU / h-pie2-°F
b) hi = 1.981BTU / h-pie2-°F [pic] [pic][pic]= 11.24 W/m2k
he = 6.164 BTU / h-pie2-°F [pic] [pic][pic]= 34.976 W/m2k
L = 12 pulg. [pic] = 0.3048 m
U = [pic] = 2.861 W/m2K
c) (T total = [( 70-15 )]°F *[pic]= 30.555 °K
q’ = U *((T) = 2.861 W/m2°K (30.555)°K = 87.421 W/m2
d) Convirtiendo a unidades británicas de Ingeniería:
q’ = (87.421 W/m2) *[pic] = 27.73 BTU /h-pie23.- Para la construcción de las paredes de un horno se propone el empleo de tres capas de distintos materiales dispuestas en serie del modo siguiente: 1° una capa interior de 12cm de espesor de ladrillo refractario (k=1.30 Kcal/m*h*°c); 2° una capa intermedia de 14cm de espesor de ladrillo aislante (k=0.15 Kcal/m*h*°c), y 3° una capa exterior de 12cm de espesor de ladrillo ordinario (k=0.60Kcal/ m*h*°c). La superficie interna del refractario estará a 1150 °c, la superficie externa del ladrillo ordinario se hallará expuesta a la atmósfera y se desea que su temperatura sea de unos 40°c. Como el ladrillo aislante que nos proponemos emplear no resiste temperaturas superiores a los 1000°c, nos interesa saber la temperatura máxima a que quedará sometido para informar si es conveniente suempleo en las condiciones indicadas. En caso de no ser así , calcúlese el espesor que habrá de tener el refractario para que el aislante quede por debajo de los 1000°c.
q = = = 905.67 Kcal/h*m2
67 = = => T2 = 1150-[(0.12/1.3)*905.65] = 1066.3 °c
Como la temperatura T2>1000°c se debe aumentar el espesor del ladrillo refractario para que T2*=1000°c
q = = = 847.06Kcal / h*m2
6 = => L1* = 1.3 * = 0.23 m
4.- La pared plana de un horno está formada por una capa interior de ladrillo refractario de 20cm de espesor y otra exterior de ladrillo de cromita de 15cm de espesor. Determínese la temperatura de la superficie de contacto entre ambos refractarios si las temperaturas de las caras interna y externa del horno son 800°c y 100°c. Los valores de lasconductividades (en Kcal / m*h*°c) de ambos materiales en función de la temperatura son los siguientes:
| |0°c |500°c |1000°c |
|Ladrillo refractario |0.70 |0.82 |1.00 |...
OPERACIONES INDUSTRIALES II
Pared Plana.-
1.- Las paredes de una cabaña de una sola habitación y escasamente amoblada, en el bosque, estan compuestas de dos capas de madera de pino de 2cm de espesor cada una y una capa intermedia de 5cm de fibra de vidrio como aislante. El interior de la cabaña se mantiene a 20°c cuando la temperatura ambiente es de 2°c. Si loscoeficientes de transferencia de calor por convección interior y exterior son 3 y 6 W/m2k respectivamente, k de la madera de pino 0.10 W/mk y k de la fibra de vidrio 0.038 W/mk. Evalúe el flujo de calor por unidad de área a través de la pared.
q = [pic] = [pic] = 8.12 W/m2
2.- En un edificio de oficinas se usa ladrillo de 12 pulg. de ancho para los muros exteriores sin ningún aditamento extracomo material aislante. Durante un día de invierno fueron medidas las siguientes temperaturas: temperatura interior Ti=70°F, temperatura exterior To=15°F, Temperatura superficial interior de la pared T1=56°F, temperatura exterior de la pared T2=19.5°F. Tomando k=0.76 BTU/h-pie-°F, Calcular:
a) Los valores promedio del coeficiente interior de convección(hi) y el coeficiente exterior (he) detranferencia de calor.
b) El valor de U global usando unidades del SI
b) De U y del (T global determinar la densidad de flujo de calor en W/m2
c) Comparar los resultados de c) y de a)
a) q = - k [pic] = - 0.76 [pic] = 27.74 BTU/h-pie2
27.74 = hi (70-56 ) ( hi = 1.981 BTU / h-pie2-°F
27.74 = he (19.5-15) ( he = 6.164 BTU / h-pie2-°F
b) hi = 1.981BTU / h-pie2-°F [pic] [pic][pic]= 11.24 W/m2k
he = 6.164 BTU / h-pie2-°F [pic] [pic][pic]= 34.976 W/m2k
L = 12 pulg. [pic] = 0.3048 m
U = [pic] = 2.861 W/m2K
c) (T total = [( 70-15 )]°F *[pic]= 30.555 °K
q’ = U *((T) = 2.861 W/m2°K (30.555)°K = 87.421 W/m2
d) Convirtiendo a unidades británicas de Ingeniería:
q’ = (87.421 W/m2) *[pic] = 27.73 BTU /h-pie23.- Para la construcción de las paredes de un horno se propone el empleo de tres capas de distintos materiales dispuestas en serie del modo siguiente: 1° una capa interior de 12cm de espesor de ladrillo refractario (k=1.30 Kcal/m*h*°c); 2° una capa intermedia de 14cm de espesor de ladrillo aislante (k=0.15 Kcal/m*h*°c), y 3° una capa exterior de 12cm de espesor de ladrillo ordinario (k=0.60Kcal/ m*h*°c). La superficie interna del refractario estará a 1150 °c, la superficie externa del ladrillo ordinario se hallará expuesta a la atmósfera y se desea que su temperatura sea de unos 40°c. Como el ladrillo aislante que nos proponemos emplear no resiste temperaturas superiores a los 1000°c, nos interesa saber la temperatura máxima a que quedará sometido para informar si es conveniente suempleo en las condiciones indicadas. En caso de no ser así , calcúlese el espesor que habrá de tener el refractario para que el aislante quede por debajo de los 1000°c.
q = = = 905.67 Kcal/h*m2
67 = = => T2 = 1150-[(0.12/1.3)*905.65] = 1066.3 °c
Como la temperatura T2>1000°c se debe aumentar el espesor del ladrillo refractario para que T2*=1000°c
q = = = 847.06Kcal / h*m2
6 = => L1* = 1.3 * = 0.23 m
4.- La pared plana de un horno está formada por una capa interior de ladrillo refractario de 20cm de espesor y otra exterior de ladrillo de cromita de 15cm de espesor. Determínese la temperatura de la superficie de contacto entre ambos refractarios si las temperaturas de las caras interna y externa del horno son 800°c y 100°c. Los valores de lasconductividades (en Kcal / m*h*°c) de ambos materiales en función de la temperatura son los siguientes:
| |0°c |500°c |1000°c |
|Ladrillo refractario |0.70 |0.82 |1.00 |...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.