8/10/2019 TALLER PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR No. 2 2014-2.pdf

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TALLER No. 2 PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

1. Un resistor de grafito de 0,5 W y 1,5 tiene un dimetro de 1 mm y una longitud de 20 mm; est

cubierto por una capa delgada de vidrio y encapsulado en micanita (mica molida pegada con resina

fenlica). La micanita sirve aumentar tanto la resistencia elctrica como la prdida de calor. Podemossuponer que el 50% de la potencia elctrica se disipa como calor por conveccin y radiacin desde la

superficie exterior de la micanita hasta el entorno a 300 K con 16 W/m2K como coeficiente combinado; el

resto se conduce hacia un circuito a travs de unos conductores de cobre. Si la conductividad de la

micanita es de 0,1 W/mK, Qu valor del radio, en mm, dar el mximo enfriamiento y cul es la

temperatura, en K, correspondiente del resistor?

2.

Un tubo tiene dimetros interior y exterior, D iy De, respectivamente, y una longitud L. En la superficie

interior del ducto, la temperatura tiene una valor de T iy en la superficie exterior Te. El material de la

pared cilndrica tiene una conductividad trmica, en W/mK, que vara con la temperatura absoluta, en

Kelvin, de forma exponencial como se muestra a continuacin:

Donde k0y c son constantes para dicho material.

A.

Encuentre la expresin de flujo de calor para el caso anterior, considerando flujo radial en estado

estacionario y con generacin interna de calor, con un flujo de calor generado por unidad de volumen

constante .

B. Determine la ecuacin para el flux de calor referida a la superficie externa.

C.

Halle el perfil radial de temperaturas a travs de la pared.

Si para el material la conductividad tiene como parmetros k0y c con valores de 15 W/mK y 0.001 K-1

respectivamente, adems que se sabe que la tubera tiene un dimetro interior de 2 cm y el exterior de

30 mm, y un largo de 5 m, con una temperatura en la superficie interior de 200C y en la exterior de

300C, y un flujo de calor generado por unidad de volumen de 100 W/m3, resuelva:

D. El flujo de calor y el flux de calor referido a la superficie externa.

E. La temperatura a 3 mm hacia el interior de la pared desde la superficie externa.

3. Un alambre largo usado como resistencia de radio 0.2 cm y 15 W/mC. en el cual el calor se genera de

manera uniforme como resultado del calentamiento de la resistencia con un valor de 50 W/cm3. El

alambre est recubierto con una capa de 5 mm de cermica (1.2 W/mC). La temperatura exterior de la

capa cermica es de 35C. Determine la temperatura en el centro del alambre y en la interfase alambre y

la capa de cermica en condiciones estacionarias.

4. El vapor de un sistema de calefaccin fluye por tubos cuyo dimetro exterior es de 5 cm y cuyas paredes

se mantiene a 180C. Al tubo de le sujetan aletas anulares de aleacin de aluminio 2024-T6 (186 W/mC)

de 6 cm de dimetro exterior y espesor de 1 mm. El espacio entre las aletas es de 3 mm y , por tanto, setiene 250 aletas por metro de longitud de tubo. El aire circundante est a 25C con un coeficiente

combinado de 40 W/m2C. Determine el flujo de calor disipado como resultado de la adicin de aletas.

5. Se usa una aleta anular de aluminio (205 W/mK) para enfriar un transistor. Los radios interior y exterior

son de 5 mm y 20 mm, respectivamente, y el espesor tiene 0.2 mm. Calcula la eficiencia y el calor

disipado cuando la base est a 380 K, con una temperatura del aire de 300 K y un coeficiente de

transferencia de calor combinado estimado en 8.2 W/m2C.

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