Conveccion enunciados
Enviado por Proazin • 30 de Noviembre de 2020 • Examen • 1.488 Palabras (6 Páginas) • 105 Visitas
[pic 1][pic 2][pic 3]
Ejercicios Propuestos de CONVECCIÓN
Ejercicio 1
Se precisa que la temperatura periférica superficial de elemento cilíndrico de diámetro 0,05 m y longitud 0,2 m, y que contiene en su interior un componente electrónico, no supere los 67ºC. Si el cilindro se considera aislado por sus bases y está en un ambiente a 27 ºC, se pide calcular potencia disipada para los casos siguientes:
- El movimiento del aire no se fuerza introduciendo un ventilador y el cilindro está dispuesto verticalmente.
- El movimiento del aire no se fuerza introduciendo un ventilador y el cilindro está dispuesto horizontalmente.
- El movimiento del aire se fuerza a una velocidad de 0,7 m/s introduciendo un ventilador y el cilindro está dispuesto horizontalmente (flujo perpendicular al eje del cilíndro).
Sol.:
a) Q& = 6,4W
b) Q& = 7,06 W
c) Q& = 15,4 W
Ejercicio 2(*)
Un cambiador de calor está formado por 2 tuberías concéntricas de acero, 1% de carbono, de diámetros interiores 48 y 80 mm y espesores de 8 mm. Por un extremo de la interior se introduce agua fría a 0ºC y a una velocidad de 10 km/h; por el extremo opuesto, y por el espacio anular, entra agua caliente a 40ºC a una velocidad de 5 km/h, saliendo a 2ºC. Calcúlese:
- Flujo de calor intercambiado.
- Temperatura de salida del agua fría.
- Coeficiente global de transmisión.
- Longitud del cambiador.
DATOS:
- No existen pérdidas de calor hacia el exterior
- Conductividad térmica de las tuberías: k= 37 kcal/h m ºC
- Propiedades del agua líquida saturada en la siguiente tabla:
T (ºC) | ρ (kg/m3) | μ (kg/m h) | k (kcal/h m ºC) | cp(kcal/kg ºC) | Pr |
0 | 999,8 | 6,45 | 0,487 | 1,009 | 13,37 |
4,44 | 999,8 | 5,59 | 0,495 | 1,005 | 11,36 |
10 | 999,2 | 4,72 | 0,504 | 1,002 | 9,41 |
15,5 | 998,5 | 4,04 | 0,513 | 1 | 7,88 |
21,1 | 997,4 | 3,53 | 0,520 | 0,998 | 6,78 |
26,7 | 995,8 | 3,10 | 0,529 | 0,998 | 5,85 |
32,2 | 994,9 | 2,76 | 0,536 | 0,997 | 5,13 |
37,8 | 992,9 | 2,46 | 0,542 | 0,997 | 4,52 |
43,3 | 990,5 | 2,22 | 0,548 | 0,997 | 4,04 |
Sol.:
UsandoDittus & Boelter en ambos tubos: a) Q& = 342236 kcal
h[pic 4]
- Ts = 18,9 º C
c) U = 1386,8
kcal
[pic 5]
hm2 oC
d) L=151,4 m
Ejercicio 3(*)
En una instalación de calefacción de un cierto edificio una tubería de cobre, de dimensiones 51/46, debe atravesar un local sin calefactar cuya temperatura media se estima en 10°C. Sabiendo que la tubería transporta 2,42 kg/s de agua caliente a la temperatura media de 80°C, determínese:
- Pérdidas de calor experimentadas por el tubo desnudo.
- Pérdidas de calor si el tubo se aísla con 2 cm de espesor de un aislante cuya conductividad térmica es 0,033 W/m K.
DATOS:
- Conductividad térmica del cobre: 372 W/m K.
- Propiedades del agua a 80°C y 3 bar
ρ= 972 kg/m3 ; k= 0,669 W/m K ; cw= 4,195 kJ/kg K ;
μ= 3,556 x 10-4 kg/m s
- Propiedades del aire a la presión atmosférica
T (°C) | ρ (kg/m3) | μ 104 (kg/m s) | k 102 (W/m K) | Pr |
10 | 1,206 | 0,1785 | 2,44 | 0,713 |
20 | 1,164 | 0,1824 | 2,51 | 0,711 |
30 | 1,127 | 0,1868 | 2,58 | 0,709 |
40 | 1,092 | 0,1912 | 2,65 | 0,706 |
50 | 1,057 | 0,1915 | 2,72 | 0,703 |
60 | 1,025 | 0,1991 | 2,79 | 0,700 |
70 | 0,996 | 0,2040 | 2,86 | 0,698 |
80 | 0,968 | 0,2079 | 2,93 | 0,696 |
Sol.:
Usando Dittus & Boelter en el interior y McAdams en el exterior:
a) Q& = 88,5 W[pic 6]
m
b) Q& = 19,9 W[pic 7]
m
Ejercicio 4
En un día de invierno el viento sopla a una velocidad de 8 m/s sobre una cabaña de
techo cuadrado plano de 5 m2. Si la temperatura ambiente es de 273 K y la temperatura en la superficie es de 283 K, estime el coeficiente promedio de transferencia de calor. Si el viento deja de soplar y se mantiene la misma temperatura en superficie que en el caso anterior, estime también el coeficiente de transferencia de calor promedio.
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