Transferencia De Calor

Para desempañar un parabrisas de un automóvil se adhiere un elemento calefactor muy delgado en su superficie interna. El elemento calefactor provee un flujo de calor uniforme de 1300 W/m2 para desempañar el parabrisas posterior cuyo espesor es de 5 mm. La temperatura interior del automóvil 22°C y el coeficiente convectivo es de 15 W/m2°C. La temperatura ambiente exterior es de -5°C y elcoeficiente de transferencia de calor de convección es de 100 W/m2°C. Si la conductividad térmica de la ventana es de 1.2 W/m°C. Determine la temperatura de la superficie interna de la ventana.

T∞,i – T1 + (1300 W/m2) A = T1 - T∞,e
ARt,I A A(Rt,p + Rt,)e

T∞,i= 22 °C Rt,i = 1 A
hiA

ARti= 1 = 1= 0.0667 m2°C
Hi 15 W/m2°C
ARt,p= Lp A= 0.005 m = 0.00416 m2°C/W
KpA (1.2 W/m°C)

ARt,e =0.01 m2°C/W
100 W/m2°C

T∞,e= -5°C


(22-T1) °C + 1300 W/m2 = (T1 + 5)°C
0.0667 m2°C/W (0.00416 + 0.01) m2°C/WT1= 14.85°C












Una película transparente se adhiere de la superficie superior en una placa sólida dentro de una cámara caliente. Para lograr la adherencia adecuada se debe someter una temperatura de 70°C entre la pared de la placa y la película. La película transparente tiene un espesor de un milímetro y una conductividad térmica de 0.05 W/m*K, en tanto que la placa sólidatiene un espesor de 13 mm y una conductividad térmica de 1.2 W/m*K. Dentro de la cámara caliente, el coeficiente de transferencia de calor por convección es de 70 W/m*K si la superficie inferior de la placa sólida se mantiene 52°C, determine la temperatura del interior de la cámara y la temperatura de la superficie de la película transparente.

Rtip= L A= 1 x 10-3 m = 0.02 m2K/W
KA0.05 W/m*K
Rtips= L A= 0.013 m = 0.010 m2W/K
KA 1.2 W/m*K

Tb= 70°C
T2= 52°C
T1= [70°C ( 1 +1 ) - 52°C ] (0.02 m2K/W)/ 0.010 m*K/W 0.02 m2*K/W
0.011 m2*K/W

T1= [70°C (150 W/m2*K) - 5200 W/m2] (0.02 m2K/W)

T1= [10500 W/m2 - 5200 W/m2] (0.02 m2K/W)

T1= 106 °C
ARt, a= 1 A = 1= 0.014 m2*K/W
hA 70 W/m2K

T∞,a= [106°C (1+1 ) - 52°C ] (0.014 m2K/W)/ 0.014 m*K/W 0.02 m2*K/W + 0.011 m2*K/W 0.02 m2*K/W + 0.011 m2*K/W

T∞,a= [106°C ( 71.42 W/m2K + 32.25 W/m2K) – 1677.41 W/m2] (0.014 m2K/W)

T∞,a= [106°C(103.67 W/m2K) – 1677.41 W/m2] (0.014 m2K/W)

T∞,a= [10989.02 – 1677.41 W/m2] (0.014 m2*K/ W)T∞,a= 130.36°C


Considere una casa que tiene una base de 10m x 20m y paredes de 4 m de alto. Las 4 paredes de la casa tiene un valor de de r de 2.31 m2*C/W. Las 2 paredes de 10m x 4m no tienen ventanas. La 3era pared tiene 5 ventanas hechas de vidrio (K= 0.78 W/m°C) de 0.5 cm de espesor y 1.2 x 1.8m la cuarta pared tiene el mismo numero y de ventanas pero son de hojadoble con un especio de aire estancado K= 0.26 W/m°C de 1.5 cm de espesor encerrado entre 2 capas de vidrio de 0.05 cm de espesor. El termostato de la casa se fija en 24°C y la temperatura promedio exterior de ese lugar es de 8°C durante la larga temporada temporada de calefacción si se descarta cualquier ganancia o perdida a través de las ventanas y se toma el coeficiente de transferencia decalor en la superficie interior ó exterior de la casa como de 7 y 18 W/m2°C.
Determine la razón promedio de la transferencia de calor a través de la pared.




Rt,i= (1) / (7 W/m2°C) (40 m2) = 0.003571 °C/W


Rt,p= (2.31 m2°C) ( 1 ) / ( W ) 40 m2= 0.05775 °C/W


Rt,e= 1 = 0.001389 °C/W...