Tareas para la resistencia

4. Por una tubería de acero de diámetro nominal 2", calibre 80, fluye vapor de agua a 220 F, (h = 1500 BTU/ hr ft2 F). La tubería se recubre con lana de vidrio en cañuelas de 2" de espesor; si el aire esta a una temperatura de 60 °F, determine el flujo de calor y las temperaturas de interfase. Si requiere de datos adicionales, calcúlelos o supóngalos según su criterio.

Kacero = 25 Btu /hr ft°F

Klana = .0317 Btu /hr ft°F

R1= 2.4625 cm. = 0.969” = 0.080ft

R2=

3.0165 cm. = 1.187” = 0.098ft

R2= (0.098 + 0.1666) = 0.264ft

L = 1 ft. (no se da la longitud)

Tint= 220°F

Text= 60°F

ΔT = (220 – 60)°F = 160°F

Ha = 1500 Btu/hr ft2 °F

Hb = 3 Btu/hr ft2 °F (se supone el aire)

Paredes del tubo: Ln(r2/r1) = ln(0.098/0.080) = 0.202

Paredes de la fibra Ln(r3/r2) = ln(0.264/0.098) = 0.993

Fórmulas:

q = ΔT/R = UA ΔT

La resistencia, por convección interna.

Ra = 1/(2πr1Lha)

La resistencia, por conducción de la pared del tubo.

Rp = ln (r2/r1)/(2πKL)

La resistencia, por conducción de la fibra de vidrio.

Rpf = ln (r3/r2)/(2πKL)

La resistencia, por convección del fluido (aire).

Rb = 1/(2πr4Lhb)

La resistencia total:

Rt= 1/(2πr1Lha) + ln (r2/r1)/(2πKL) + ln (r4/r3)/(2πKL) + 1/(2πr4Lhb)

Rt= 1/(6.28*0.080*1*1500) + 0.202/(6.28*25*1) + 0.993/(6.28*1*.0317) +

1/(6.28*0.264*1*3)

Rt= 1/753.6 + .00128 + 4.988 + 1/ 4.973 = 5.191 hr°F/ Btu

q = ΔT/Rt = 160°F /(5.191 hr°F / Btu)

q = 30.82 Btu/hr

La temperatura de la interfase:

ΔTacero = (Ra/Rt)* ΔTtotal

ΔTacero = (0.00132/5.191)*160 °F

ΔTacero = 0.040 °F.

ΔTfibra = (Rfib/Rt)* ΔTtotal

ΔTfibra = (4.988/5.191)*160 °F

ΔTfibra = 153.743 °F.

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