03b CUESTIONARIO02

E2. 

PROBLEMAS DE TRANSMISIÓN DE CALOR. 

FECHA LIMITE DE ENTREGA:   

 

 12 DE NOVIEMBRE  DE 2010 

PROBLEMA 1.- A continuación de un cilindro de hierro se
coloca otro de plata de la misma forma geométrica. El extremo
libre del hierro se mantiene a 100ºC y el de plata a 0ºC. Si la
conductividad de la plata es 11 veces la del hierro, qué
temperatura hay en la interfase entre ambos cilindros siestán
lateralmente aislados? ¿Qué consecuencias prácticas pueden
extraer a partir de los resultados?

Ventana

Te
Aire
Exterior
frio

Habitación
caliente

Ti

Fig. 1

100ºC

Tx

0ºC

PROBLEMA 2.- El vidrio de una ventana tiene un espesor de
8 mm área de 1,5 m2. Si la temperatura en el interior de la casa
es de 22ºC y en el exterior de 6ºC, se pide:
a) Determinar es el flujo de calor perdido através del vidrio
b) Si se sustituye esta ventana por otra de doble vidrio de 4
mm y una cámara de aire entre ellas de 6mm [4-6-4 ¿Cuál es
el nuevo flujo de calor y el ahorro energético que supondría?
Datos: Kv=75W/(m.K); Kaire=2,5W/(m.K); Coeficiente de
convección radiación entre el aire y la ventana h= 9,2W(m2.K)

PROBLEMA 3.- Una habitación a la temperatura de 19ºC
está separada del exterior a 4ºCpor un muro de 15 cm de
espesor, 2,5×3,5 m2 de área, y k = 1 kcal /(m.K.hora):

Fig. 4

a) ¿Qué flujo calorífico (en kW) atraviesa el muro? Indique
bajo que hipótesis su cálculo es correcto
b) ¿Cuál debe ser el espesor de una capa aislante de
conductividad k = 0,035 kcal /(m.K.hora) para reducir el
flujo en un factor de 5?¿cuál es en este caso el coeficiente
L
L + L'
global de pérdidas? Indiquebajo que hipótesis su cálculo
es correcto
c) ¿Importa dónde se pone la capa aislante, por dentro o por fuera? Justifique su respuesta
Indicación:  Resolver  el  problema  primero  no  considerando  las  pérdidas  por  convección  y 
después  suponiendo  que  el  coeficiente  de  transferencia  de  calor  por  convección‐radiación con el aire a ambos lados del muro es h = 8 kcal /(m2.K.hora). Compare los resultados 
PROBLEMA 4.- Determinar el flujo de calor a través del muro del problema anterior, y sin
aislante, teniendo en cuenta que el coeficiente de convección radiación varía con la diferencia
de temperaturas entre el aire y el muro según la expresión:

h  1,8  T 

0 ,25

W( m2 K )

PROBLEMA 5.- a) Determinar el tiempo crítico de enfriamiento de dos esferas, una de
cemento y otra de cobre, de 5cm de radio, cuando se encuentran; a) en aire; b) en agua.

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E2. Problemas de transmisión de calor. Curso 2010‐2011 

b) ¿Como afectaría a este parámetro si se provocara circulación forzada de medio fluido?
Justifique su respuesta

Datos:
Cemento
Cobre

c
KJ/Kg.K
0,880
0,42


(Kg/m3)
2200,00
8300

k
(W/mK)
1,28
372,00

Aire
agua

h
(W/m2K)
10
1000

PROBLEMA 6.- Una barra de sección cuadrada,de 4
cm de lado, se calienta por un extremo hasta conseguir
un estado estacionario, en una ambiente a la
temperatura constante de 12ºC. Dos termómetros
colocados en la barra, a una distancia de 10 cm indican
172ºC y 112ºC respectivamente. Determínese, a partir
de estos datos, la relación entre el coeficiente de
convección convección-radiación, h, y la conductividad
térmica de la barra k.

Fig. 5qconv
qcond
172ºC

112ºC

PROBLEMA 7.- a) Sabiendo que el flujo de calor de un objeto caliente inmerso en un fluido
se puede expresar como

q

T  T   exp   hA t  t 
E
(1) y que T  T0 en t  t0 demostrar que:
0 
  cV 
t
T0  T 



PROBLEMA 8.-Una cierta cantidad de carbón en polvo ha
sido depositada en forma de capa con un espesor de 2 m
como indica la figura. Debido a lareacción de las partículas
de polvo con gases atmosféricos, la capa genera un flujo de
calor de 10W/m3. Si la temperatura del carbón se mantiene
estacionaria, y la temperatura ambiente se puede considerar
constante e igual a 25ºC, determinar la temperatura en la
superficie exterior de la capa de carbón. Suponga que el
coeficiente de transferencia de calor h = 5Wm-2K-1.

Fig.6 

T...