Trabajo

RESOLUCIÓN DE UN PROBLEMA CON EL PROGRAMA EES.

En un tubo de acero inoxidable (k = 15 W/m°C) cuyos diámetros interior y exterior son de 5,5 cm y 6 cm, respectivamente, fluye vapor de agua a 310°C.El tubo está cubierto con aislamiento de lana de vidrio (k = 0,038 W/m°C) de 5cm de espesor. El calor se pierde hacia los alrededores que están a 7 °C por convección natural y radiación, con uncoeficiente combinado de transferencia de calor por convección natural y radiación de 15 W/[pic]°C. Si el coeficiente de transferencia de calor dentro del tubo es de 80 W/[pic], determine:

a) La razónde la pérdida de calor del vapor por unidad de longitud del tubo.
b) Las caídas de temperatura a través de la pared del tubo y de la capa de aislamiento
c) El efecto del espesor del aislamiento sobrela razón de la pérdida de calor del vapor y la caída de temperatura a través de la capa de aislamiento. Supóngase que el espesor del aislamiento varía de 1 cm hasta 10 cm.
d) Trace las gráficas dela pérdida de calor y de la caída de temperatura en función del espesor del aislamiento y discuta los resultados.

Introducimos los datos y ecuaciones en el programa de esta forma:

"Datos"T1=310 [C]
T2=7 [C]
kacero=15 [W/m-C]
Di=0,055 [m]
De=0,06 [m]
r1=Di/2
r2=De/2
e=0,05 [m]
kaislante=0,038 [W/m-C]
ho=15 [W/m^2-C]
h1=80 [W/m^2-C]
L=1 [m]

"Fórmulas"

Ai= pi*Di*LAe=pi*(De+2*e)*L
Rconv1=1/(h1*Ai)
Rtubo=ln(r2/r1)/(2*pi*kacero*L)
Rais=ln(r3/r2)/(2*pi*kaislante*L)
r3=r2+e
Rconv2=1/(ho*Ae)
Rtotal=Rconv1+Rtubo+Rais+Rconv2
Q=(T1-T2)/Rtotal
TT=Q*Rtubo "Caída detemperatura a través de la pared del tubo"
Ta=Q*Rais "Caída de temperatura a través del aislante"

Obtenemos los siguientes resultados:


[pic]
[pic]
Las respuestas de losapartados a) y b) serían:
a) Q= 70,24 W
b) TT = 0,06485 °C
Ta = 288,5°C

Para determinar el apartado c), es decir el efecto del espesor, necesitamos introducir una modificación en los datos...