problemas de conduccion de calor

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO – FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

02/09/20132013

DATOS PERSONALES:

ALUMNA: Salazar Sanchez Briggitt Solangge

CODIGO: 104037I

ASIGNATURA: Transferencia de Calor

PROFESOR: Ing. Alberto Emilio Panana Girio

CICLO: 7mo

PROBLEMAS RESUELTOS DE CONDUCCION DE CALOR

2 de septiembre de 2013

PROBLEMAS DE CONDUCCION DE CALOR

PROBLEMA N° 3

La ventana posterior de un automóvil se desempeña mediante el paso del aire caliente sobre la superficie interna

a) Calcular las temperaturas de las superficies interna y externa de una ventana de vidrio de 4 mm de espesor, siendo la temperatura del aire

caliente T ∝∫¿=40 °C ¿ y su coeficiente de convección h∫¿=30W /m2 . K ¿ y la

temperatura del aire exterior T ∝ext=−10 ° C y su coeficiente de

convección hext=65W /m2 . K

b) Evalué cualitativamente la influencia de T ∝exty hext sobre las temperaturas

Datos: k vidrio (a300K )=1,4W /m. K

Solución:

Calculamos el calor:

Q=k1.∆Tx1

=h . A .∆T

Además

k .A . ∆Tx1

=hext . A .∆T

h∫¿

L.¿¿

Reemplazando los valores en la ecuación anterior:

30Wm2 . K

. (313−T 1 ) . k=1,4 Wm.K

.(T 1−T 2) . k(4.10−3 )m

30 (313−T1 )=1,4.(T 1−T 2)4.10−3

……………….(1)

9390=38T1−350T 2

T 2=38T 1−9390

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TRANSFERENCIA DE CALOR 1


Reemplazar el valor de T 2 en la ecuación (1)

30 (313−T1 )=65(T 2−263)

30 (313−T1 )=65( 38T1−939035−263)

−30T 1+9390=65( 38T 1−9390−920535 )−30T 1+9390=70,57T 1−18838,86

28228,86=100,57T1

T 1=208,69K

T 1=7,7 °C

Y por lo tanto, reemplazando T 1 , hallamos el valor de T 2

T 2=38 (208,69K)−9390

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T 2=277,9205K=4,9205 °C

PROBLEMA N° 4

En la ventana posterior del automóvil del problema anterior se instala como el sistema para desempeñar su superficie interior un elemento de calentamiento consistente en una película transparente delgado con resistencias eléctricas. Al calentarse eléctricamente este dispositivo se establece un flujo de calor uniforme en la superficie interna.

a) Calcular la potencia eléctrica por unidad de área de ventana necesaria para mantener la temperatura de la superficie interna a 15° C cuando la

temperatura del aire interior es T ∝∫¿=25° C¿ y su coeficiente de

convección h∫¿=10W /m2 . K ¿ . El aire exterior está en las mismas

condiciones que en el problema anterior.b) Calcular la temperatura de la superficie externa de la ventanac) Evalué cualitativamente la influencia de T ∝exty hext sobre la potencia

eléctrica



Solución:

Tenemos como dato que: T 1=15 °C

Ahora debemos hallar T 2

Planteamos la siguiente ecuación;

Q=hext (T2−T ∝ ext)=k (T 1−T 2)4.10−3

Reemplazando valores

65 (T 2−263 )=1,4 (288−T2)4.10−3

415T 2=117895

T 2=284,08K=11,084 °C

Ahora hallamos la potencia eléctrica por unidad de área

QA

=h .∆T=65 W

m2 .K(284,08−26,3 )=1370,2 W

m2



PROBLEMA N° 5

Una casa tiene una pared compuesta de madera, aislante de fibra y tablero de yeso, como se indica en el esquema. En un día frio de invierno los

coeficientes de transferencia de calor por convección son hext=65W /m2 . K y h∫¿=10W /m2 . K ¿. El área total de la superficie es de 350 m2

Datos: Tablero de yeso: k (a300K )=0,17W /m .K

Propiedades termo físicas de la fibra de vidrio:

T (K ) ρ(Kg /m3) k (W /m .K )300 16 0,046300 28 0,038300 40 0,035

Tablero de madera contraplacada: k (a300K )=0,12W /m. K



a) Determine una expresión simbólica para la resistencia térmica total de la pared incluyendo los efectos de convección

b) Determine la perdida de calor total de la paredc) Si el viento soplara de manera violenta elevando hext a 300W /m2 .K ,

¿Cuál sería el porcentaje de aumento relatico de la perdida de calor?

d) ¿Qué resistencia térmica influye en mayor medida sobre la perdida de calor a través de la pared?

Solución:

Según la gráfica que se muestra en el problema, obtenemos el siguiente circuito termoeléctrico:


problemas de conduccion de calor

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