Ejercicios de tansferencia de calor

Universidad de san Carlos de Guatemala
Centro universitario del sur occidente
CUNSUROC
Ingeniería en alimentos III
Ing. Víctor Nájera Toledo.
Leonel Darío Chacón Carrillo
200640892
Técnico En Procesamiento De Alimentos

HOJA DE TRABAJO EJERCICIOS DEL 4.3.

4.3.1. Aislamiento necesario para un almacén de alimento refrigerado. Se desea construir un almacén refrigerado con unacapa interna de 19.1 mm de madera de pino, una capa intermedia de corcho prensado y una capa externa de 50.8 mm de concreto. La temperatura de la pared interior es de -17.8 “C y la de la superficie exterior de 29.4 “C en el concreto. Las conductividades medias son, para el pino, 0.151; para el corcho, 0.0433; y para el concreto 0.762 W/m * K. El área superficial total interna que se debe usar enlos cálculos es aproximadamente 39 m2 (omitiendo los efectos de las esquinas y los extremos). ¿Qué espesor de corcho prensado se necesita para mantener la pérdida de calor en 586 W? Respuesta: 0.128 m de espesor

4.3.2. Aislamiento de un horno. La pared de un horno de 0.244 m de espesor se construye con un material que tiene una conductividad térmica de 1.30 W/m * K. La pared estaráaislada en el exterior con un material que tiene una k promedio de 0.346 W/m 1 K, de tal manera que las pérdidas de calor en el horno sean iguales o inferiores a 1830 W/m2. La temperatura de la superficie interior es 1588 K y la de la externa es 299 K. Calcule el espesor del aislante necesario. Respuesta: 0.179 m

4.3.3. Pérdidas de calor en ventanas dobles “termopane”. Las ventanas doblesconocidas comercialmente como “thermopane” están constituidas por dos capas de vidrio separadas por una capa de aire seco inmóvil. En una ventana de este tipo, cada una de las placas de vidrio mide 6.35 mm de espesor y están separadas por 6.35 mm de aire. La conductividad térmica del vidrio es 0.869 W/m . K y la del aire 0.026, en el intervalo de temperaturas usado. Para una caída de temperaturaen el sistema de 27.8 K calcule la pérdida de calor para una ventana de 0.914 x 1.83 m. (Nota: este cálculo desprecia el efecto del coeficiente convectivo en una de las superficies externas de un lado de la ventana, el coeficiente convectivo en la superficie externa del otro lado y la convección en el interior de la ventana.)

4.3.4. Pérdidas de calor en una tuberia de vapor. Una líneade tubo de acero de 2 pulg y cédula 40, contiene vapor saturado a 121.1 “C La tubería tiene 25.4 mm de aislamiento. de asbesto. Suponiendo que la temperatura de la superficie interior del metal es de 121.1 “C y que la superficie exterior del aislamiento está a 26.7 “C, calcule la pérdida de calor para 30.5 m de tubo. Además, calcule los kilogramos de vapor condensados por hora en la tubería a causade la pérdida de calor. El valor promedio de k para el acero según el apéndice A.3 es 45 W/ m * K y con una interpolación lineal para una temperatura promedio de (12 1.1 + 26.7) /2 o 73.9 “C, el valor de k para el asbesto es 0.182. Respuesta: 5384 W, 8.81 kg vapor /h

4.3.5. Pérdidas de calor con resolución por aproximaciones sucesivas. El tubo de gases de escape de un calentadortiene un diámetro interno de 114.3 mm con paredes de cerámica de 6.4 mm de espesor. El valor promedio de k es 1.52. En el exterior de esta pared se instala un aislante de 102 mm de lana mineral. La conductividad térmica de la lana mineral es k = 0.046 + 1.56 x lo4 T “C (W/m . K). La temperatura interior de la superficie de cerámica es Tl = 588.7 K y la temperatura de la superficie externa del aislantees T3 = 311 K. Calcule la pérdida de calor para 1.5 m de dueto y la temperatura interfacial T2 entre la cerámica y el aislante. [Sugerencia: El valor adecuado para k del aislante es el que se obtiene a la temperatura media (T2 + T#Z. Por tanto, para la primera aproximación se supone una temperatura media de aproximadamente 448 K. Con esto se calcula la pérdida de calor y T2. Usando esta otra...