Transferencia de calor

Instituto Politécnico Nacional[pic 1][pic 2]

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Zacantenco

Tarea 1, 2º. Parcial

Transferencia de Calor

Ingeniería en Sistemas Automotrices

Profa. Mónica Toledo García

Responda las siguientes preguntas y problemas:  

1. Considere la conducción de calor a través de una pared plana. ¿Cambia el contenido  de energía de la pared durante la conducción de calor en estado estacionario? ¿Cómo  cambia durante la conducción transitoria? Explique. 

R=En la conducción de calor constante, la tasa de transferencia de calor hacia la pared es igual a la tasa de transferencia de calor hacia afuera. Además, la temperatura en cualquier punto de la pared permanece constante. Por lo tanto, el contenido de energía de la pared no cambia durante la conducción constante de calor. Sin embargo, la temperatura a lo largo de la pared y, por lo tanto, el contenido de energía de la pared cambiará durante la conducción transitoria.

1. Considere conducción de calor unidireccional en una barra cilíndrica de diámetro D y  longitud L. ¿Cuál es el área de transferencia de calor de la varilla si a) su superficie  lateral está aislada, y b) sus superficies superior e inferior están aisladas? 

R=El coeficiente de transferencia de calor combinado representa los efectos combinados de las transferencias de calor por radiación y convección en una superficie, y se define como h =h(convección)n + h(radiación). Ofrece la conveniencia de incorporar los efectos de la radiación en el coeficiente de transferencia de calor por convección e ignorar la radiación en la transferencia de calor.

3. Considere una ventana de hoja doble de 1.5 m de alto y 2.4 m de ancho que consta de  dos capas de vidrio (k= 0.78 W/m °C) de 3 mm de espesor separadas por un espacio  de aire estancado (k= 0.026 W/m °C) de 12 mm de ancho. Determine la razón de  transferencia de calor estacionaria a través de esta ventana de hoja doble y la  temperatura de su superficie interior para un día durante el cual el cuarto se mantiene  a 21°C en tanto que la temperatura del exterior es de –5°C. Tome los coeficientes de  transferencia de calor por convección sobre las superficies interior y exterior de la  ventana como h1= 10 W/m2°C y h2= 25 W/m2°C y descarte cualquier transferencia de  calor por radiación. Respuestas: 154 W, 16.7°C 

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4. Considere una pared de cobre (k= 375 W/m K) de 1 cm de espesor la cual está expuesta  por una de sus superficies a vapor de agua condensándose (h= 10 000 W/m2 K) a una temperatura de 200°C. La otra superficie está en contacto con aire  

ambiente (h= 5 W/m2 K) a una temperatura de 25°C.  

a) Calcule el calor por unidad de área transferido a través de la placa 

b) Determine las temperaturas en ambas superficies de la pared.  

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5. Se construye una pared de dos capas de Tablaroca (k= 0.10 Btu/h ft °F) de 0.5 in de  espesor, la cual es un tablero hecho con dos capas de papel grueso separadas por una capa de yeso, colocadas con 7 in de separación entre ellas. El espacio entre los tableros  de tablaroca está lleno con aislamiento de fibra de vidrio (k= 0.020 Btu/h ft °F).  Determine 

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