Topicos selectosde transferencia de calor

XVII CICLO DE ACTUALIZACIÓN PROFESIONAL
TOPICOS SELECTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
SERIES DE PROBLEMAS

TRABAJO N° 1

Problema N° 1
Un cable eléctrico de 1,4 m de largo y 0,2 cm. De diámetro es extendido a través de una habitación que se mantiene a 20 °C. En el cable se genera calor como resultado de la disipación de la energía eléctrica , al medirse la temperatura de la superficie delcable resulta ser de 24 °C en condiciones de operación estacionaria. Asimismo, al medirse el voltaje y la corriente eléctrica en el cable, resulta ser de 110 V y 3 A, respectivamente. Si se ignora cualquier transferencia de calor por radiación, Determine:
a. El coeficiente de transferencia entre la superficie externa del cable y el aire de la habitación que se encuentra a 20 °C.
b. Si laemisividad es de 0.8 cual sería la transferencia de calor por radiación
Problema N° 2
En el verano, las superficies interna y externa de una pared de 25 cm de espesor se encuentran a 27 °C y 44 °C, respectivamente. La superficie exterior intercambia calor por radiación con las superficies que la rodean a 40°C, y por convección con el aire ambiente, también a 40 °C, con un coeficiente detransferencia de 8 W/m2. °C. La radiación solar incide sobre la superficie a razón de 150 W/m2. Si tanto la emisividad como la capacidad de absorción de la superficie exterior son 0,8. Determine la conductividad térmica efectiva de la pared.
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Problema N°3
Se construye un cilindro largo y hueco con un material cuya conductividad térmica es una función de la temperatura deacuerdo con: k = 0,060 + 0,0006077 T, donde T está en °F y k en Btu/h.pie.°F. Los radios interno y externo del cilindro son de 5 y 10 pulgadas respectivamente. En condiciones estacionarias la temperatura de la superficie interior del cilindro es de 800°F y de la superficie exterior de 200°F.
a. Calcule la razón de transferencia de calor por pie de longitud, teniendo en cuenta la variación de laconductividad térmica con la temperatura.
b. Si el coeficiente de transferencia en la superficie externa del cilindro es de 3 Btu/h.pie2.°F, calcule la temperatura del aire en el exterior del cilindro.
Problema N° 4
Un calentador eléctrico delgado envuelve la superficie externa de un tubo cilíndrico largo cuya superficie interna se mantiene a una temperatura de 5°C. La pared del tubo tieneradios internos y externos de 25 mm y 75 mm, respectivamente, de conductividad térmica k = 10 W/m.K. la resistencia térmica de contacto entre el calentador y la superficie externa del tubo (por unidad de longitud de tubo) es Rt,c = 0.01 m.K/W. la superficie externa del calentador se expone a un fluido con T∞ = -10°C y un coeficiente de convección h= 100W/m2.K. Si el calentador se mantiene a unatemperatura de To = 25 °C. Determine:
a. El circuito térmico
b. La cantidad de calor que proporciona el calentador eléctrico por unidad de longitud de tubo que se requiere para mantener el calentador a la T0= 25°C.
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Problema N° 5
Un depósito esférico, de 1 m de diámetro, se mantiene a una temperatura de 120 °C y está expuesto a un entorno convectivo. Con h = 25W/m2.°C y Tf de 15 °C, ¿Qué espesor de espuma de uretano habría que añadir para asegurarse de que la temperatura externa del aislante no sobrepasa los 40 °C?¿Qué tanto por ciento de reducción de pérdida de calor se obtiene al instalar este aislante?

SERIE DE PROBLEMAS N° 2
P1. Para un mejor enfriamiento de la superficie exterior de una nevera de semiconductores, la superficie externa de las paredeslaterales de la cámara ha sido construida con aletas verticales de enfriamiento fabricado de aluminio, ver la figura. En el plano la cámara es cuadrada. El ancho de las paredes laterales es b = 800 mm, su altura H = 1000 mm; la longitud y el espesor de las aletas son: L= 30 mm y [pic] respectivamente, y cada una de las paredes tiene 40 aletas.
La temperatura en la base de la aleta es [pic],...