transferencia de calor

Problemas Resueltos para Ejercicio Nº 1.

Problema Nº 1

El parabrisas de un automóvil se desempaña mediante el paso de aire caliente a Ti = 40 ºC sobre su superficie interna. El coeficiente deconvección en esta superficie es hi = 30 [W/m2 - ºK]. La temperatura del aire exterior es Tinf = -10 ºC y el coeficiente de convección es hc = 65 [W/m2 - ºK].

1. Calcular las temperaturas de lassuperficies interna y externa del parabrisas de vidrio que tiene 4 [mm] de espesor. (kvidrio(a 300 ºK) = 1,4 [W/m - ºK]).
2. Dibuje perfiles (en forma cualitativa) de temperatura si el parabrisastuviese:
a) Doble vidrio con aire.
b) Doble vidrio con agua.
c) Si tuviera curvatura.

SOLUCIÓN:

(1) En un esquema general tenemos lo siguiente:










Para la transferencia de calora nivel global se tiene que:



, donde la Resistencia Total se calcula como sigue:







Entonces,





Luego, se tiene en las interfases de aire en convección:

InternaExterna
















(2)

Caso (a): Vidrio con aire













Caso (b): Vidrio con agua













Caso (c): Vidrio con curvaturaProblema Nº 2

Un alambre eléctrico de 3 mm. de diámetro y 5 m. de largo está firmemente envuelto con una cubierta gruesa de plástico de 2 mm. de espesor, cuya conductividadtérmica es k = 0,15 [W/m – ºC]. Las mediciones eléctricas indican que por el alambre pasa una corriente de 10 A y se tiene una caída de voltaje de 8 V a lo largo de éste. Si el alambre aislado se exponea un medio que está a Tinf = 30 ºC, con un coeficiente de transferencia de calor de h = 12 [W/m2-ºK], determine la temperatura en la interfase del alambre y la cubierta de plástico en operaciónestacionaria.

SOLUCIÓN:

Podemos esquematizar el problema como sigue:













Un alambre eléctrico está firmemente envuelto con una cubierta de plástico. Se va a determinar la...