solucionesExamen080907.pdf
Páginas: 6 (1361 palabras)
Publicado: 20 de mayo de 2014
Universidad de Navarra
NOTA
Nafarroako Unibertsitatea
Escuela Superior de Ingenieros
Ingeniarien Goi Mailako Eskola
ASIGNATURA / GAIA
CURSO / KURTSOA
TRANSFERENCIA DE CALOR
2006-07
NOMBRE / IZENA
Nº DE CARNÉ
FECHA / DATA
08/09/07
Parte 1. Tiempo: 15 min.
Cuestión 1 (1,5 puntos)
Lea las 15 cuestiones y escriba dentro de la casilla a la derecha de cada cuestiónV si considera que la afirmación es verdadera o F si considera que es falsa. Las
respuesta correctas se puntúan con +1, las incorrectas con -1 y las en blanco no se
puntúan. Las respuestas deben escribirse con bolígrafo.
1.
En un caso de convección natural pura, el número de Nusselt promedio es
función del número de Grashoff, del número de Reynolds y del número de
Prandtl.
2.
Enconvección forzada el número de Nusselt promedio es función únicamente
del número de Reynolds
3.
El número de Reynolds es el cociente entre las fuerzas inerciales y las viscosas.
4.
En convección natural, si se coloca una placa vertical más fría que el aire en
reposo que la rodea, se crea una corriente descendente debida a la diferencia de
temperaturas.
5.
Una de lasaproximaciones de capa límite es que los gradientes de temperatura
en dirección transversal (perpendicular a la dirección del flujo) son mucho
mayores que los gradientes de temperatura en la dirección longitudinal (en la
dirección del flujo) y por tanto se pueden despreciar estos últimos.
6.
Si tenemos un cilindro rodeado de varias capas cilíndricas de distintos materiales
y estudiamos latransferencia de calor por conducción en dirección radial (debido
a que la temperatura del exterior y del interior del cilindro son diferentes),
siempre podemos afirmar que el flujo de calor (transferencia de calor por unidad
de superficie) a través de cada una de las capas de aislantes no permanece
constante.
7.
El número de Grashoff representa el cociente entre las fuerzas de flotación ylas
fuerzas inerciales.
8.
En un recinto cerrado, en el que las paredes laterales están aisladas, el techo se
calienta a T1 y el suelo a T2, donde T1 < T2. La transferencia de calor entre el
suelo y el techo se realiza por la corriente circular que se crea en este proceso de
convección natural.
Examen de Transferencia de Calor
08/09/07
9.
Tanto la difusividad térmica (α) comola difusividad del momento o viscosidad
cinemática (ν) son números adimensionales.
10.
En un problema de convección natural sobre una placa plana horizontal la
longitud característica es el cociente entre el área de la placa y su perímetro.
11.
En flujo interno si el fluido que se utiliza tiene Pr kB ⇒ la resistencia de conducción del material A es menor que la de B ⇒ se va
máscalor por el material A que por el B. Como las resistencias de convección son iguales
para los dos materiales ⇒ Ts,2A > Ts,2B.
Examen de Transferencia de Calor
08/09/07
Problema 1 (3 puntos)
Una pared plana de 100 mm de espesor y con una generación volumétrica de calor
& &
q = e gen =1,5·106 W/m3 se expone a condiciones de convección de T∞ = 30 ºC y h = 1.000
W/m2·K en ambassuperficies. La pared se mantiene en condiciones de estado estacionario
hasta que de repente la generación volumétrica de calor se hace cero. La difusividad térmica y
la conductividad térmica del material de la pared son, respectivamente, α = 1,6·10-6 m2/s y k =
75 W/m·K.
a) Obtenga la expresión matemática de la distribución de temperaturas de régimen
permanente justo antes de anular lageneración de calor volumétrica. Represéntela en un
diagrama T-x e indique los valores de las temperaturas en el centro y en las superficies
laterales de la pared.
b) Utilizando un incremento espacial de 20 mm y el MDF explícito obtenga las ecuaciones
nodales que permiten resolver el proceso transitorio una vez que se anula la generación de
calor volumétrica. No es necesario resolver el sistema de...
NOTA
Nafarroako Unibertsitatea
Escuela Superior de Ingenieros
Ingeniarien Goi Mailako Eskola
ASIGNATURA / GAIA
CURSO / KURTSOA
TRANSFERENCIA DE CALOR
2006-07
NOMBRE / IZENA
Nº DE CARNÉ
FECHA / DATA
08/09/07
Parte 1. Tiempo: 15 min.
Cuestión 1 (1,5 puntos)
Lea las 15 cuestiones y escriba dentro de la casilla a la derecha de cada cuestiónV si considera que la afirmación es verdadera o F si considera que es falsa. Las
respuesta correctas se puntúan con +1, las incorrectas con -1 y las en blanco no se
puntúan. Las respuestas deben escribirse con bolígrafo.
1.
En un caso de convección natural pura, el número de Nusselt promedio es
función del número de Grashoff, del número de Reynolds y del número de
Prandtl.
2.
Enconvección forzada el número de Nusselt promedio es función únicamente
del número de Reynolds
3.
El número de Reynolds es el cociente entre las fuerzas inerciales y las viscosas.
4.
En convección natural, si se coloca una placa vertical más fría que el aire en
reposo que la rodea, se crea una corriente descendente debida a la diferencia de
temperaturas.
5.
Una de lasaproximaciones de capa límite es que los gradientes de temperatura
en dirección transversal (perpendicular a la dirección del flujo) son mucho
mayores que los gradientes de temperatura en la dirección longitudinal (en la
dirección del flujo) y por tanto se pueden despreciar estos últimos.
6.
Si tenemos un cilindro rodeado de varias capas cilíndricas de distintos materiales
y estudiamos latransferencia de calor por conducción en dirección radial (debido
a que la temperatura del exterior y del interior del cilindro son diferentes),
siempre podemos afirmar que el flujo de calor (transferencia de calor por unidad
de superficie) a través de cada una de las capas de aislantes no permanece
constante.
7.
El número de Grashoff representa el cociente entre las fuerzas de flotación ylas
fuerzas inerciales.
8.
En un recinto cerrado, en el que las paredes laterales están aisladas, el techo se
calienta a T1 y el suelo a T2, donde T1 < T2. La transferencia de calor entre el
suelo y el techo se realiza por la corriente circular que se crea en este proceso de
convección natural.
Examen de Transferencia de Calor
08/09/07
9.
Tanto la difusividad térmica (α) comola difusividad del momento o viscosidad
cinemática (ν) son números adimensionales.
10.
En un problema de convección natural sobre una placa plana horizontal la
longitud característica es el cociente entre el área de la placa y su perímetro.
11.
En flujo interno si el fluido que se utiliza tiene Pr kB ⇒ la resistencia de conducción del material A es menor que la de B ⇒ se va
máscalor por el material A que por el B. Como las resistencias de convección son iguales
para los dos materiales ⇒ Ts,2A > Ts,2B.
Examen de Transferencia de Calor
08/09/07
Problema 1 (3 puntos)
Una pared plana de 100 mm de espesor y con una generación volumétrica de calor
& &
q = e gen =1,5·106 W/m3 se expone a condiciones de convección de T∞ = 30 ºC y h = 1.000
W/m2·K en ambassuperficies. La pared se mantiene en condiciones de estado estacionario
hasta que de repente la generación volumétrica de calor se hace cero. La difusividad térmica y
la conductividad térmica del material de la pared son, respectivamente, α = 1,6·10-6 m2/s y k =
75 W/m·K.
a) Obtenga la expresión matemática de la distribución de temperaturas de régimen
permanente justo antes de anular lageneración de calor volumétrica. Represéntela en un
diagrama T-x e indique los valores de las temperaturas en el centro y en las superficies
laterales de la pared.
b) Utilizando un incremento espacial de 20 mm y el MDF explícito obtenga las ecuaciones
nodales que permiten resolver el proceso transitorio una vez que se anula la generación de
calor volumétrica. No es necesario resolver el sistema de...
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