Transferencia de Calor

Páginas: 6 (1320 palabras) Publicado: 20 de agosto de 2014
Asignatura:

IWM – 230, Transferencia de Calor

Profesor:

Mauricio Osses

Ayudante(s): Francisco Pino – Kevin Veliz
Primer semestre 2014

Guía Ejercicios Tercer Certamen
Nota: Para la resolución de esta guía es necesario el uso de tablas con las propiedades termo físicas y radiantes de
los cuerpos sólidos y fluidos , además de las tablas y gráficos correspondientes, vistos en clasesy ayudantías.

1. Una gota esférica de niobio de diámetro D = 3 mm se eleva mediante una técnica
acústica en una cámara de vacio con paredes difusas y grises con una emisividad
y un temperatura
. La superficie de niobio es difusa y tiene
la distribución de emisividad espectral establecida. Se investigan dos métodos de
calentamiento para mantener una gota en su punto de fusión,

a) Elefecto de la aplicación de un campo de radioafrecuencia (RF) a la gota es
crea una generación interna uniforme (volumétrica), dentro de la gota.
Calcule el valor de la densidad de generación, que se requiere para mantener
la gota a su temperatura de fusión.
b) Un haz laser, que tiene un diámetro mas largo que el de la gota y que opera a
10,6 µm, irradia la gota. Determine la irradiación,

,que se

requiere para mantener la gota a su temperatura de fusión. ¿Qué irradiación
se requerirá si la longitud de onda de operación del laser fuera 0,632 µm.

2. Considere un reciento isotérmico grande que se mantiene a una temperatura
uniforme de 2000K. Calcule la potencia emisiva de la radiación que emerge de
una pequeña abertura sobre la superficie del recinto ¿Cuál es la longitud deonda
por debajo de la cual se concentra el 10% de la emisión? ¿Cuál es la longitud
de onda
por arriba de la cual se concentran el 10% de la emisión? Determine
la potencia emisiva espectral máxima y la longitud de onda a la que ocurre esta
emisión. ¿Cuál es la irradiación incidente sobre un objeto pequeño colocado
dentro del recinto?

3. Las opciones para proteger térmicamente la partesuperior de un horno grande
incluyendo el uso de un material aislante de espesor L y conductividad térmica k,
caso (a) y el caso (b) un espacio de aire de espesor equivalente formado al instalar
una hoja de acero sobre el techo.

a) Desarrolle modelos matemáticos que se puedan usar para evaluar cual de los dos
métodos es mejor. En ambos casos la superficie interior se mantiene a la mismatemperatura
y el aire ambiente y los alrededores están a temperaturas
equivalentes, es decir, iguales.

b) Si k = 0,090 W/mK , L = 25 mm, = 25 W/m²K , las superficies son difusas y grises
con
= 900K y
= 300K ¿Cuál es la temperatura superficial
y la perdida de calor por unidad de área superficial asociada con cada opción?
c) Concluya que opción sería la mejor, para evitar la fuga de calor delhorno.

4. Un calentador de varilla larga de diámetro
y emisividad
es
coaxial con un reflector semicilíndrico bien aislado de diámetro
. Un panel
largo de ancho W = 1m está alineado con el reflector y separado del calentador por
una distancia de H = 1m . El panel está cubierto con una pintura especial (
,
que se cura al mantenerla a 400K. El panel está bien aislado en su lado posterior, ytodo el sistema se coloca en un cuarto amplio donde las paredes y el aire atmosférico
en reposo están a 300K. Se puede ignorar la transferencia de calor por convección
para la superficie del reflector.
a) Dibuje el circuito térmico equivalente para el sistema y acote todas las resistencias y
potenciales pertinentes.
b) Exprese sus resultados en términos de las variables apropiadas, escriba elsistema de
ecuaciones necesario para determinar las temperaturas del calentador y del reflector,
, respectivamente. Determine estas temperaturas para las condiciones
establecidas.
c) Determine la rapidez a la que debe suministrar energía eléctrica por unidad de
longitud del calentador de varilla.

5. Considere un calentador de aire que consiste en un tubo semicircular para el que
la...
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