• Document: PROBLEMAS TRANSMISIÓN DE CALOR
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Transmisión de Calor 3º - GITI - G2 - G3 PROBLEMAS TRANSMISIÓN DE CALOR CD_1 El muro de una cámara frigorífica de conservación de productos congelados está compuesto por las siguientes capas (de fuera a dentro): - Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0.9 W/m K). - Ladrillo macizo de 30 cm (k = 0.7 W/m K). - Pantalla antivapor de 1.2 cm de espesor (k = 0.5 W/m K). - Corcho expandido (k = 0.06 W/m K). - Ladrillo hueco de 7 cm de espesor (k = 1.3 W/m K). - Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0.9 W/m K). La temperatura del aire interior de la cámara es -25oC y la del aire exterior 30oC. Si las pérdidas de calor del muro de la cámara han de ser inferiores a 10 W/m2. Determine: a) El coeficiente global de transferencia de calor. b) El espesor del aislamiento (corcho) que debe colocarse. c) La distribución de temperaturas en el muro. Nota: Suponer que el coeficiente convectivo-radiante interior es 14 W/m2K y el exterior 25 W/m2K. CD_2 Por el interior de una tubería de acero de 17 cm de diámetro exterior y 15 cm de diámetro interior (k = 17 W/mK), circula vapor saturado a 60 kg/cm2 de presión (T = 274oC) atravesando un local que se encuentra a 21oC. Los coeficientes de película interior y exterior son 23000 y 11 W/m2 K, respectivamente. Calcule: a) Las pérdidas de calor por unidad de longitud [W/m] b) El espesor del aislante (lana de roca k = 0.05 W/mK) para reducir las pérdidas de calor al 5% de las de la tubería sin aislar. c) El espesor de aislante necesario para que la temperatura superficial exterior sea 50ºC. ! 1! Transmisión de Calor 3º - GITI - G2 - G3 CD_3 La figura representa dos placas planas, inicialmente sin generación interna y de conductividad 1 W/mK. La superficie C se encuentra en contacto con aire a 20oC, al que transfiere calor con un coeficiente de película de 10 W/m2K. En la superficie A se impone un flujo de calor entrante al sólido. a) Calcular el valor que debe tener el flujo impuesto mencionado para que la temperatura de la superficie C sea de 40ºC. b) Calcular la generación interna uniforme que habría que aplicar en la placa 1 para que la temperatura de la superficie C subiera a 60ºC. c) Calcular la temperatura máxima del sistema para la situación b. Nota: Suponer la radiación despreciable en la superficie C A B C ! φ! ! o 1 2 Taire = 20 C 10 cm 10 cm CD_4 Una corriente de 20 A circula a través de un cable de acero de 2 mm de diámetro y 1 m de longitud. Las propiedades del cable son: emisividad 0.8, resistencia eléctrica 0.125 Ω, y conductividad térmica 17 W/mK. a) Si la temperatura superficial del cable (medida experimentalmente) es de 150ºC, calcule la temperatura del centro del conductor. b) Si el cable se encuentra en un ambiente a 30ºC, con los alrededores a 10ºC, calcule el coeficiente convectivo. c) Para aislar el cable, se agrega sobre la superficie del mismo un material de conductividad térmica ka = 0.15 W/mK y espesor 2 mm. Si el cable aislado se encuentra en un ambiente a 30ºC y el coeficiente convectivo-radiante vale 50 W/m²K, determine la temperatura: - En la superficie exterior del aislante. - En la interfase cable-aislante. - En el centro del cable. ! 2! Transmisión de Calor 3º - GITI - G2 - G3 CD_5 Los cilindros de los motores de combustión interna enfriados por aire están provistos de aletas para disipar calor. El motor de cierta motocicleta tiene un cilindro de aleación de aluminio (k = 174 W/mK) de 12 cm de altura y 12 cm de diámetro interno, con 10 aletas anulares de 6 mm de espesor y 2 cm de longitud. En una prueba de funcionamiento, la temperatura de los gases de combustión es 500 K y la del aire exterior 300 K. Determine el calor disipado por el cilindro si los coeficientes de película interior y exterior son 1000 W/m2K y 60 W/m2K, respectivamente. Nota: Desprecie el intercambio radiante. 2 cm 1 cm ! ! 12 cm ! !

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