Intercambios térmicos, ejercicios

Colección de Problemas
Propuestos y Resueltos de
Transmisión de Calor
Versión 2.1 (septiembre de 2003)

3
s = 50 mm
1

D = 25 mm

2

Gas, Tg

4
Aire, Ta

qrad,ext
qconv,ext

qcond

qrad,2

1
A1F1,2

1 − ε1
ε1 A 1

0
M1

qconv,2

1 − ε2
ε2 A 2
0
M2

1
A1F1,3

1
A 2F2,3

Autor: Juan Francisco Coronel Toro
Profesor asociado del Grupo de TermotecniaDpto. de Ingeniería Energética y mecánica de Fluidos
Universidad de Sevilla

Este documento está basado en versiones anteriores desarrolladas por:
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D.
D.
D.
D.
D.
D.
D.

Ramón Velázquez Vila
José Guerra Macho
Servando Álvarez Domínguez
José Luis Molina Félix
David Velázquez Alonso
Luis Pérez-Lombard
Juan F. Coronel Toro

Todos ellos pertenecientes al Grupode Termotecnia.

Parte de la información ha sido tomada de las siguientes referencias:
□ INCROPERA, F.P. y DEWITT, D.P. Fundamentos de la Transferencia de Calor. 4ª
ed. Prentice Hall, México, 1999. ISBN 970-17-0170-4.

□ HOLMAN, J.P. Transferencia de Calor. 8ª ed. McGraw-Hill Interamericana de
España S.A.U., 1998. ISBN 84-481-2040-X.

□ MILLS, A.F. Transferencia de Calor. Irwin, 1995.ISBN 84-8086-194-0.
□ CHAPMAN, A.J. Transmisión de Calor. 3ª ed. Bellisco. Librería Editorial., 1990.
ISBN 84-85198-45-5.

□ KLEIN, S.A. y ALVARADO, F.L., “Engineering Equation Solver Software (EES)”,
Academia Versión 6.271 (20-07-2001).

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Colección de Problemas Propuestos y Resueltos de Transmisión de Calor

Índice
Índice...................................................................................... 3
1. PROBLEMAS PROPUESTOS .......................................................... 4
1.1. Problemas propuestos de conducción ........................................ 4
1.2. Problemas propuestos de convección......................................... 8
1.3. Problemas propuestos de radiación ..........................................11
1.4. Problemas propuestos demecanismos combinados.......................15
2. PROBLEMAS RESUELTOS ...........................................................22
2.1. Problemas resueltos de conducción ..........................................22
2.2. Problemas resueltos de convección ..........................................38
2.3. Problemas resueltos de radiación ............................................51
2.4. Problemasresueltos de mecanismos combinados .........................57

3

Colección de Problemas Propuestos y Resueltos de Transmisión de Calor

1. PROBLEMAS PROPUESTOS
1.1. Problemas propuestos de conducción
1. El muro de una cámara frigorífica de conservación de productos congelados
consta de:
□ Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0,8 kcal/h·m°C)
□ Ladrillo macizo de 1 pie (k = 0,6kcal/ h·m°C)
□ Corcho expandido (k = 0,05 kcal/ h·m°C)
□ Ladrillo hueco de 7 cm de espesor (k = 1,1 kcal/ h·m°C)
□ Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0,8 kcal/ h·m°C)
La temperatura del aire interior de la cámara es – 25°C y la del aire exterior 30°C.
Si las pérdidas de calor del muro de la cámara han de ser inferiores a 10 kcal/h·m2,
determinar:
A. El coeficiente global de transmisiónde calor.
B. El espesor de aislamiento (corcho) que debe colocarse.
C. La distribución de temperaturas en el muro.
Los coeficientes de película exterior e interior son 20 y 12 kcal/h m2 ºC
respectivamente.

2. Por el interior de una tubería de acero, de 17 cm de diámetro exterior y 15 cm
de diámetro interior (conductividad térmica 15 kcal/h·m°C), circula vapor saturado
a 60 kgf/cm2 depresión (T = 274°C) atravesando un local que se encuentra a
21ºC. Los coeficientes de película exterior e interior son 10 y 2.000 kcal/h·m2°C
respectivamente. Calcular:
A. Flujo de calor por unidad de longitud.
B. Espesor de aislante (lana de roca de conductividad térmica 0,048 kcal/h·mºC)
necesario para reducir el flujo de calor a la tercera parte.
C. Espesor de aislante necesario para...