Transaferencia de calor

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U N I V E R S I D A D J O S E C A R L O S M A R I A T E G U I E s c u e l a d e I n g e n i e r í a – M e c . & E l e c t .

TRABAJO PRACTICO Nº5: MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
1. Una ventana de cristal térmico de 6 m2 de área está constituido con dos hojas de vidrio, cada una de 4 mm de espesor separadas por un espacio de aire de 5 mm. Si el interior está a 20 ºC y el exterior a –30ºC, ¿cuál es la pérdida de calor a través de la ventana?. Sol. 1,34 Kw Calcule el valor r de a) una ventana hecha con un solo cristal de 1/8 pulgada de espesor, y b) una ventana de cristal térmico formada con dos cristales individuales, cada uno con 1/8 de espesor y separados por un espacio de aire de ¼ pulgadas. c) ¿En qué factor se reduce la pérdida de calor si se utiliza la ventana térmica en ellugar de la ventana de un solo cristal? Sol. 0,89 pie2.ºF.h/BTU, 1,85 pie2.ºF.h/BTU, 2,08 Una placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una sección recta de 5.000 cm2. Una de las caras se halla a la temperatura de 150 ºC y la opuesta a 140 ºC. Calcular la cantidad de calor que se transmite por segundo. La conductividad térmica del hierro vale 0,115 cal/s.cm.ºC Sol. 2.875 cal/s Una caja con un áreade superficie total de 1,20 m2 y una pared de 4 cm de espesor está hecha con un material aislante. Un calefactor eléctrico de 10 w dentro de la caja mantiene la temperatura interior en 15 ºC arriba de la temperatura exterior. Encuentre la conductividad térmica del material aislante. Sol. 0,0222 W/m.ºC Una plancha de níquel de 0,4 cm de espesor tiene una diferencia de temperatura de 32 ºC entre suscaras opuestas. De una a otra se transmite 200 kcal/h a través de 5 cm2 de superficie. Sol. 13,88 cal/s.m.ºC Una barra de oro está en contacto térmico con una barra de plata de la misma longitud y área. Un extremo de la barra compuesta se mantiene a 80 ºC mientras que el extremo opuesto está a 30 ºC. Cuando el flujo de calor alcanza el estado estable, encuentre la temperatura de la unión.Conductividad térmica del oro: 314 W/m.ºC; conductividad térmica de la plata: 427 W/m.ºC Sol. 51 ºC Un submarino de investigación para un pasajero tiene un casco esférico de hierro de 1,50 m de radio externo y 2 cm de espesor, forrado con hule de igual espesor. Si el submarino navega por aguas del Ártico (temperatura de 0 ºC) y la tasa total de calor liberado dentro de la pequeña nave (incluye el calormetabólico del pasajero) es de 1500 W, encuentre la temperatura de equilibrio del interior. Sol. 5,46 ºC La sección de pasajeros de un avión a reacción comercial tiene la forma de un tubo cilíndrico de 35 m de largo y 2.5 m de radio exterior. Sus paredes están forradas con un material aislante de 6 cm de espesor y de 4 x 10-5 cal/s.cm.ºC de conductividad térmica. El interior se mantiene a 25 ºCmientras que el exterior está a – 35 ºC. ¿Qué tasa de calefacción es necesaria para mantener esta diferencia de temperatura? Sol. 9,32 Kw Calcular la tasa de pérdida de calor de un tubo de acero de 10 Ft de largo, 3” de diámetro interno, y 3,5” de diámetro externo cuando se cubre con ½” de un aislante cuya conductividad térmica es 0,04 BTU/hr.Ft.ºF. Supóngase que la temperatura de las superficiesinterior y exterior son 800 ºF y 400 ºF respectivamente. Conductividad térmica del acero es 30 BTU/hr.Ft.ºF Sol. 7.517,069 Btu/hr corrección: 3 996,937866 Btu/hr PREGUNTAS DE RAZONAMIENTO En una audaz demostración en clase, un maestro mete sus dedos humedecidos en plomo fundido (327°C) y los saca rápidamente, sin quemarse. ¿Cómo se explica esto? Los colonizadores encontraron que una gran tina de aguadentro de un sótano evitaría que sus alimentos se congelaran en noches realmente frías. Explique por qué ocurre esto. Qué está incorrecto en este enunciado: “Dados dos cuerpos cualesquiera, el que tiene temperatura más alta contiene más calor”. ¿Por qué es posible sostener un cerillo encendido, aun cuando se esté quemando, a unos cuantos milímetros de las puntas de nuestros dedos? ¿Por qué es...
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