Ejercicios Transferencia de Calor

1º Ayudantía Transferencia de Calor                                         1º Semestre 2008                               Escuela de Ingeniería Química[pic 1]

I) Aspectos Generales

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* Tenemos que tener en cuenta que trabajaremos con un flujo de calor transferido unidimensional y en estado estacionario.

** Conductividad térmica posee características lineales, donde la media entre la temperatura exterior e interior de cada material, dará la temperatura para determinar K.

*** Las conductividades térmicas de diversos materiales (Sólidos, Líquidos y Gases) se pueden obtener de diversos gráficos y tablas presentes en la literatura, estas están tabuladas para distintos rangos de temperaturas, se sugieren las tablas de D.Q.Kern. (Procesos de Transferencia de Calor)

II) Conducción

Coordenadas Rectangulares

a)        Muro Plano: Integrando la ecuación de Fourier obtenemos la ecuación correspondiente a una placa plana [pic 8] 

Si hacemos una analogía eléctrica, podemos ver que  [pic 9] es la resistencia del material al paso del flujo de calor.

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b)        Muro Plano en Serie: [pic 12] podemos ver que la resultante será [pic 13]

[pic 15][pic 16][pic 14]

c)        Muro Plano en Paralelo: [pic 17] podemos ver que la resultante será [pic 18] y [pic 19]

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d)        Muro Plano Serie-Paralelo: [pic 22] Sí [pic 23], podemos ver que la resultante será [pic 24]

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Coordenadas Cilíndricas

E)        Cilindro: Un cilindro de radio r y longitud L, por el cual fluye el calor en dirección radial a través del largo del cilindro. Donde el área está dada por [pic 28] por lo tanto el flujo de calor radial será: [pic 29]integrando, nuestra resultante es: [pic 30]

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[pic 33][pic 32]

F)        Cilindros en Serie: Generalizando la ecuación anterior podemos desarrollar la siguiente ecuación general: [pic 34]

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Ejercicio 1: La pared de un horno posee tres materiales aislantes en serie, el primero es ladrillo de cromo al 32%, el segundo, ladrillo de magnesita y el tercero de ladrillo común, con una conductividad térmica de [pic 37]. Los ladrillos de magnesita no pueden resistir una temperatura mayor a los 1500 (ºF), el ladrillo común no más de 600 (ºF). ¿Qué grosor de pared dará una perdida de calor que no exceda los [pic 38] cuando las temperaturas de las caras extremas son de 2500 y 200 (ºF)?

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