MAQUINAS TERMICAS Título del trabajo: U6 – TP3 – Máquinas Térmicas

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Térmicas

• Título del trabajo: U6 – TP3 – Máquinas Térmicas.

1.- Un contenedor refrigerado tiene forma cúbica de lado igual a 2 m y paredes de aluminio de 5 mm de espesor aisladas con una capa de 10 cm de corcho. Durante el funcionamiento, una medición de la temperatura de las superficies interna y externa de -5ºC y 20ºC, respectivamente. Determine la carga de enfriamiento del refrigerador.

Datos: Coeficientes de conducción del aluminio, kA = 204 W/Mk y la del corcho kc = 0,043 W/mK.[pic 4]

• Espesor aluminio 5 x10-3 m.
• Espesor corcho 0.1m
• Superficies → A=24 m2.
• k = 0,78 W/mºC.
• T interior -5 ºC  268,15 K
• T exterior 20 ºC 293,15 K
• kA = 204 W/mK.
• kc = 0,043 W/mK.

Siendo U nuestro coeficiente global para transferencia de calor, tomamos como referencia la relación :

1 / (U x A) = LA /(KA x A) + Lc / (KC  x A)  →

1/( U x 24 m2) = [(5x10-3 m) / (204w/m.k  x 24 m2)] + [(0.1 m) / (0,043 w/m.k  x 24 m2)] →

U= 0,4299 w/m2.k

Ahora, como Q = U x A x ΔT

Q = 0,4299 w/m2.k  x  24 m2  x (293,15K – 268,15K) =

Carga del refrigerador 257,94 W

2.- Una sala de máquinas, tiene una ventana de vidrio de 1,2 m de alto y 2 m de ancho cuyo espesor es de 6 mm y la conductividad térmica es k = 0,78 W/mºC. La temperatura interior de la sala es de 30 ºC y la del medio exterior es de -5 ºC.

Determine:

                a.- La transferencia de calor a través de la ventana de vidrio

                b.- La temperatura de la superficie interior de la ventana

Datos: hinterior = 10 W/m2.ºC  y  hexterior = 25 W/m2.ºC .

(No tener en cuenta la radiación)

[pic 5]

• Δx = Espesor 6 x10-3 m
• Superficies 2.4 m2.
• k = 0,78 W/mºC.
• T interior 30 ºC.
• T exterior -5 ºC.
• h interior = 10 W/m2.ºC. 
• h exterior = 25 W/m2.ºC. 

Rint = 1 / (hint x Avent)

Rint = 1 / (10 w/m2 x 2,4m2) = 0,0416 w/m2

Rint = 0,0416 w/m2

Rext = 1 / (hext x Avent)

Rext = 1 / (25 w/m2 x 2,4m2) = 0,016 w/m2 →

Rext = 0,016 w/m2

RVENT = Esp Δx / (KVent x Avent)

RVENT = 6x10-3 / (0,78 w/m°C x 2,4m2) = 3.205x10-3 w/m2 

RVENT = 3.025x10-3 w/m2

Ahora : U = 1/ ( A x ΣR) →

U= 1 / [ 2,4 m2 x (0,0416 w/m2 + 0,016 w/m2 + 3.205x10-3 w/m2)] = →

U = 6,8525 w/m2.°C

Ahora, como Q = U x A x ΔT

Q = 6,8525 w/m2.k  x  2,4 m2  x |-5°C – 30°C| = 575,61W →

Q = 575,61W

Por lo tanto, la transferencia de calor por la ventana es de 575,61W.

Ahora calculamos la temp. De la sup. Interior de la ventana como:

[pic 6]

Basándonos en la expresión planteada, entonces Ts será igual a :

Ts = [ Q / (h x As)] - T∞    →

-Ts = 575,61W / [ (10 W/m2.ºC x 2,4m2)] - 30°C =   →

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