ejercicios de conducción

Transferencia de Calor.

Ejercicios de conducción.

1.- Una pared de ladrillo de 0,1 metros de espesor y k = 0,7 W/m°K, está expuesta a un viento frío de 270°K, con un coeficiente de película de 40 W/m2°K. El lado opuesto de la pared está en contacto con el aire en calma a 330°K, y coeficiente de película de 10 W/m2°K.
Calcular el calor transmitido por unidad de área y unidad de tiempo.RESP.= 224 W/m2

2.- Una pared plana grande, tiene un espesor de 0,35 m; una de sus superficies se mantiene a una temperatura de 35°C, mientras que la otra superficie está a 115°C. Únicamente se dispone de dos valores de la conductividad térmica del material de que está hecha la pared; así se sabe que a 0°C, k = 26 W/m°K y a 100°C, k = 32 W/m°K.
Determinar el flujo térmico que atraviesa la pared,suponiendo que la conductividad térmica varía linealmente con la temperatura
RESP.= 6971,5 W/m2

3.- Calcular la densidad de flujo térmico por metro lineal de un conducto cilíndrico, de diámetro exterior de = 12 cm, y diámetro interior di = 5 cm, si la temperatura Te = 200°C y la interior Ti= 60°C. Se supondrá una conductividad térmica del material, a la temperatura media, de 0,50 Kcal/m.h.°C
RESP.=502,3 Kcal/hora

4.- En un tubo cilíndrico de 4 cm de diámetro interior y 8 cm de diámetro exterior se transmite calor por conducción en dirección radial, manteniéndose las temperaturas de las superficies interior y exterior a Tpi = 80°C y Tpe = 100°C. Si la conductividad térmica del material de que está formado el tubo varía linealmente con la temperatura en la forma:
k = 1 + 0,004 T,con k en Kcal/m.h.°C, y T en °C
Determinar la temperatura del tubo en la zona correspondiente a un diámetro d=6 cm en los siguientes supuestos:
a) Trabajando con el valor medio de k
b) Trabajando con el valor de k correspondiente a cada punto del tubo.
RESP.= a) k = 1,36 Kcal/h mºC ; 246,56 Kcal/hora ; T = 91,7 °C
b) k = 1,2 + 0,002 T ; T = 91,84°C ;

5.- En una tubería dealuminio vaporiza agua a 110°C. La tubería tiene un coeficiente de conductividad térmica k = 185 W/m°K, un diámetro interior di = 10 cm, y un diámetro exterior de = 12 cm. La tubería está situada en una habitación en la que la temperatura ambiental del aire es de 30°C, siendo el coeficiente de transferencia térmica convectiva entre la tubería y el aire hC=15 W/m2°K.
Determinar la transferencia decalor para los siguientes casos:
a) La tubería no se encuentra aislada
b) La tubería se encuentra aislada y, para ello, se recubre con una capa de aislante de 5 cm de espesor, k1= 0,20 W/m°K. Se admitirá que es despreciable la resistencia convectiva del vapor.
RESP.= a) q= 452 W/m
b) q= 138,2 W/m

6.- En la parte exterior de una caldera existe una temperatura de 80ºC. Paraevitar accidentes se construye un muro que aisla la caldera del medio exterior, que se encuentra a 25ºC. Las dimensiones de este muro son: Longitud 18 m; Altura = 8,50 m; Espesor = 0,40 m Los coeficientes de transmisión de calor son:
hCaire-pared interior = 8 Kcal/m2.h.ºC
hCaire-pared exterior = 20 Kcal/m2.h.ºC
La conductividad térmica del muro: k = 0,70 Kcal/m.h.ºC
Determinar
a) El número decalorías perdidas al exterior a través del muro
b) Se recubre exteriormente la pared con un material aislante, tanto por la parte que mira a la caldera, como la que da al medio exterior; su espesor es de 1 cm., y su conductividad térmica k*= 0,06 Kcal/m.h.ºC.¿Cuál será ahora la cantidad de calor cedida al exterior?
RESP.= a) Q = 11.273,7 Kcal/hora
b) Q = 7793,4 Kcal/hora

7.-Por una tubería de plástico k = 0,5 W/m°K circula un fluido de modo que el coeficiente de transferencia de calor por convección, fluido-pared es hcF=300 W/m2°K. La temperatura media del fluido es TF = 100°C. La tubería tiene un diámetro interior di = 3 cm, y un diámetro exterior de = 4 cm. Si la cantidad de calor que se transfiere a través de la unidad de longitud de tubería en la unidad de...