fenómenos

GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA (GR. 1, 4)
Enunciados de problemas de Transmisión de Calor

CURSO 2013-2014

Conducción de calor
11.1.- Calcula la distribución de temperatura de un muro de espesor L y conductividad térmica
K sin generación interna de calor, cuando la superficie interna y externa mantienen
temperaturas constantes T 1 y T 2 respectivamente.
11.2.- La vasija de un reactornuclear se puede asemejar a una pared de espesor L y
conductividad térmica K, la cual está aislada por su parte interior y la superficie exterior se
mantiene a una temperatura T 2 . Los rayos γ son absorbidos por la pared dando lugar a una
-γx
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generación de calor en la pared de la forma: g(x) = g 0 e w/m . Donde g y g 0 son constantes y
x se mide desde la parte aislada.
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Desarrollaruna expresión para la distribución de la temperatura en la placa.
Calcular la temperatura de la superficie aislada.
Desarrollar una expresión que nos de la densidad del flujo de calor a cualquier distancia de
la cara aislada.

11.3.- Deducir la fórmula que da el calor que atraviesa por unidad de tiempo una pared plana
de una sola capa, cuya conductividad térmica varía cuadráticamente K = K0( 1 + bT + cT2 ).
Suponer que sus caras se mantienen a temperaturas constantes T 1 y T 2 respectivamente.
11.4.- Un tubo cilíndrico de radio interior r 1 y exterior r 2 , se mantiene a temperaturas constantes
T 1 y T 2 respectivamente. El material del que está construido el tubo posee una conductividad
térmica K. Suponiendo el tubo infinitamente largo, calcular la distribución de temperaturasy la
densidad de flujo de calor.
11.5.- Determinar la distribución de temperatura T(r) y la densidad de flujo de calor, de un
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cilindro de radio r=b en el que el calor generado en el cilindro es g 0 W/m , la superficie exterior
se mantiene a 0C y su conductividad térmica es K. Repetir el problema cuando la generación
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de calor en el cilindro sea de la forma: g(r) = g 0 ( 1 - r/b ) W/m11.6.- Determinar la distribución de temperatura en régimen estacionario de un cilindro hueco y
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largo en el que se genera calor mediante la ecuación g = g 0 ( 1 + ar) Kcal/hm . Suponiendo que
la superficie interior r i está perfectamente aislada y la exterior r e se mantiene a una
temperatura T e , si el material tiene un coeficiente de conductividad K.
11.7.- Calcular la distribución detemperatura y la densidad de flujo que atraviesa una esfera de
radio interior r 1 y exterior r 2 , y cuyas temperaturas son respectivamente T 1 y T 2 . Suponer el
coeficiente de conductividad constante K.
11.8.- Determinar la distribución de temperatura en una esfera de radio r = b y conductividad
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térmica K que genera calor en su interior de una manera uniforme g 0 W/m y disipa este calor
porconvección con el aire a T a con un coeficiente de película h. Determínese también la
densidad de flujo de calor en la superficie exterior de la esfera.
11.9.- Desarrollar una expresión para la distribución de temperaturas en una carcasa esférica
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de radios a < r < b y conductividad K, que genera calor de una forma uniforme g 0 W/m y que
mantiene sus dos superficies a una temperatura T 0 .11.10.- El muro de un horno industrial está compuesto de una pared de ladrillo de espesor 0,2
m y conductividad térmica K = 1 W/mC que está cubierto de una capa de aislante de espesor
0.03 m y conductividad térmica K = 0,05 W/mC. Si la superficie interior del horno está a 830C y
la exterior a 30C, determínese las pérdidas de calor por unidad de tiempo y área, y la
temperatura de la superficieintermedia.
11.11.- Una ventana aislante está compuesta de dos cristales de 6 mm de espesor con una
cámara de aire intermedia de 6 mm de espesor. La conductividad térmica de los cristales es K
= 0.78 W/mC y la del aire intermedio K =0.025 W/mC. Los coeficientes de película de los
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cristales con el aire son: para el aire exterior h = 60 W/m C y para el aire de la casa h = 10

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