1. Un alambre de 5 ft de largo y 0.04 in de diámetro tiene una temperatura en la superficie de 400°F. Está en contacto con aire a 60°F y el coeficiente de transferencia de calor en la superficie es de 5 Btu/h ft2 R. Calcule la perdida de calor en los siguientes casos:

a) El alambre está desnudo.b) El alambre tiene una capa aislante de 1/8’’ de grosor y 0.025 Btu/hftR de conductividad

térmica

2. En un proceso de manufactura, una película transparente (λp = 0.025 W/mK) se une a un sustrato (λp = 0.05 W/mK) como se muestra en la figura. Para mantener la unión a la temperatura T ocon se usa una fuente radiante que provee un flux de q̇o (W/m2), el cual se absorbe de manera homogénea a lo largo de toda la unión. El fondo del sustrato se mantiene a T1, mientras que la superficie de la película intercambia calor con un flujo de aire a T ∞con un coeficiente de película α.

a) Dibuje el circuito térmico en estado estable. Asegúrese de etiquetar todos los elementos, nodos y flujos de calor.

b) Suponga T ∞=40 °C , α= 50 W/m2K, y T1= 60°C. Calcule el flux de calor q̇o necesario para mantener la unión a T o=90°C

3. Se quiere recuperar parte del calor de una corriente que sale del proceso a 85°C enfriándola a 25°C. Para ello se usará agua a 5°C en cantidad tal que se calentará a 15°C. El proceso se efectuará en un cambiador de carcasa-tubos (1-4) con 204 tubos ¾’’ BWG 14 en arreglo cuadrado. El largo será de 3.6 m.

a) ¿Cuánto vale el coeficiente de transferencia dentro de los tubos?b) ¿Cuánto vale la caída de presión dentro de los tubos?

0.25 mm

1.0 mm mm

Unión, To mm

Aire

T ∞, αqo

T1

Substrato mm

Película

W= 9.6 kg/s; Cp=1800 kJ/kgK; cp= 4185 KJ/kgK