Problemas Transmision De Calor

PROBLEMAS TEMA 1: CONCEPTOS BÁSICOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR

1. Considera una lámpara incandescente de 150 W. El filamento de la lámpara tiene 5 cm

de largo y el diámetro es de 0,5 mm. El diámetro del bulbo de vidrio de la lámpara es de

8 cm. Determina el flujo de calor, en W/m2,

a. sobre la superficie del filamento y

b. sobre la superficie del bulbo de vidrio.

c. Calcula cuánto costará por año mantener esa lámpara encendida durante 8 horas al

día, todos los días, si el costo unitario de la electricidad es de 0,14 € el kWh.

Solución: a) 1,91·106 W/m2, b) 7500 W/m2, c) 61,32 €

2. A rigid tank contains 20 lbm of air at 50 psia and 80°F. The air is now heated until its

pressure is doubled. Determine:

a. the volume of the tank.

b. the amount of heat transfer.

Solución: a) 80 ft3; b) 1890 Btu

3. Una estudiante que vive en un cuarto dormitorio de 4 m x 6 m x 6 m enciende su

ventilador de 150 W antes de salir del mismo en un día de verano, esperando que el

cuarto esté más frío cuando regrese por la tarde. Suponiendo que todas las puertas y

ventanas están herméticamente cerradas y descartando cualquier transferencia de calor

a través de las paredes y ventanas, determina la temperatura en el cuarto cuando

regresa 10 horas más tarde. Usa valores de los calores específicos a la temperatura

ambiente y supón que el cuarto está a 100 kPa y 15 ºC en la mañana cuando ella sale.

Solución: 58,1 ºC

4. Un secador de pelo es básicamente un ducto o tubo en el que

se colocan una resistencia eléctrica. Un ventilador pequeño

tira del aire llevándolo hacia dentro y forzándolo a que fluya

sobre la resistencia, en donde se calienta. Entra aire en el

secador de 1200 W, a 100 kPa y 22 ºC, y sale a 47 ºC. el área

de la sección transversal del secador a la salida es de 60 cm2.

Despreciando la potencia consumida por el ventilador y las

pérdidas de calor a través de las paredes, determina:

a) El gasto volumétrico de aire a la entrada

b) La velocidad del aire a la salida

Solución: a) 0,0404 m3/s; b) 7,30 m/s

5. Durante el invierno las superficies interior y exterior de una ventana de vidrio de 0,5 cm

de espesor y de 2 m x 2 m están a 10 ºC y 3º C, respectivamente. Si la conductividad

térmica del vidrio es 0.78 W/m·K, determina la cantidad de pérdida de calor, en kJ, a

través de él durante un periodo de 5 horas. ¿cuál sería tu respuesta si el vidrio tuviera 1

cm de espesor?

Solución: 78.624 kJ; 39.312 kJ

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