7/17/2019 Una Ventana Térmica de Vidrio Consiste en Dos Piezas de Vidrio de 7 Mm de Espesor Que Encierran Un Espacio de Aire de 7 Mm de Espesor

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Una ventana térmica de vidrio consiste en dos piezas de vidrio de 7 mm de espesor que encierran un espacio de aire

de 7 mm de espesor. La ventana separa el aire del cuarto a 20°C del aire ambiente del exterior a — 10°C. l

coe!iciente de convecci"n asociado con la super!icie interna #lado del cuarto$ es 10 %&m2 ' (.

#a$ )i el coe!iciente de convecci"n asociado con el aire exterior #ambiente$ ha * +0 %&m2' (, -cul es la pérdida de

calor a través de una ventana que tiene0.+ m de lar/o por 0. m de anco 3o tome en cuenta la radiaci"n, 4 supon/a

que el aire encerradodo entre las o5as de vidrio est estancado.

 #b$ Calcule 4 trace el e!ecto de o sobre la pérdida de calor para 10 6ha 6100 %&m2 ' (. epita este clculo para

una construcci"n de tres vidrios en la que se a/re/a un tercer vidrio 4 un se/undo espacio de aire de espesor

equivalente.

La pared compuesta de un orno consiste en tres materiales. dos de los cuales son de conductividad térmicaconocida, kA * 20 %&m 8 ( 4 k c9 * 0 %&m ' (, 4 de espesor conocido L: * 0.;0 m 4 Lc = 0 1 m. l tercer

material. <. que se intercala entre los materiales : 4 C. es de espesor conocido, LB * 0 1 m, pero de conductividad

térmica, :<. =esconocida n condiciones de operaci"n de estado estable, las mediciones revelan una temperatura de

la super!icie externa T o * 20°C, una temperatura de la super!icie interna Ti * >00°C. 4 una temperatura del aire del

orno Tsa. * +00°C. )e sabe que el coe!iciente de convecci"n interior h es 2 %&m2 ' ? . -Cul es el valor de (<

Una es!era ueca de aluminio, con un calentador eléctrica en el centro, se utiliza en pruebas para determinar la

conductividad térmica de materiales aislantes. Los radios interior 4 exterior de la es!era son 0.1 4 0.1+ m.

respectivamente, 4 la prueba se ace en condiciones de estado estable, en las que la super!icie interna del aluminio semantiene a 20°C n una prueba particular, una capa es!érica de aislante se !unde sobre la super!icie externa de la

es!era 4 alcanza un espesor de 0.12m. l sistema est en un cuarto para el que la temperatura del aire es 20°C, 4 el

coe!iciente de convecci"n en la super!icie externa del aislante es ;0 %&m2 ' ( )i se disipan +0 % por el calentador ba5o condiciones de estado estable, -cul es la conductividad térmica del aislante

Un tanque es!érico para almacenar ox@/eno l@quido en un transbordador espacial se constru4e de acero inoxidable de

0.+0 m de dimetro exterior 4 una pared de mm de espesor. l punto de ebullici"n 4 la entalpia de !usi"n del

ox@/eno liquido son A0 ( 4 21; ?B&?/, respectivamente l tanque se instalar en un compartimiento /rande cu4a

temperatura se mantendr a 20 (. =iseDe un sistema de aislamiento térmico que manten/a las perdidas de ox@/enodebidas a la ebullici"n por deba5o de 1 ?/&d@a.

Una capa es!érica compuesta de radio interior r1 *0.2 m se constru4e de plomo de radio exterior r2 = 0.;0 m 4acero inoxidable :1)E ;02 de radio exterior r 3 * 0.;1 m. La cavidad se llena de desecos radioactivos que /eneran

calor a una raz"n de q = F 105 %&m;. )e propone sumer/ir el contenedor en a/uas ocenicas que estn a una

temperatura de Tx * 10°C 4 que proporcionan un coe!iciente de convecci"n uni!orme h * 00 %&m2.( en la

super!icie externa del contenedor. -Ga4 al/Hn problema asociado con esta propuesta

Un calentador eléctrico del/ado se inserta entre una varilla circular lar/a 4 un tubo concéntrico con radios interior 4

exterior de 20 4 0 mm La varilla : tiene una conductividad térmica de (: * 0.1 %&m2 .?. Iientras el tubo < tieneuna conductividad térmica de KB=1.5W/m.K . La super!icie externa esta su5eta a convecci"n con un tubo de !luido de

temperatura Ts=- 1JC 4 el coe!iciente de trans!erencia de calor de 0 %&m.(. La resistencia térmica de contacto

entre las super!icies del cilindro 4 el calentador es insi/ni!icante.

a$ =etermine la potencia eléctrica por unidad de lon/itud de los cilindros #%&m$ que se requieren para mantener lasuper!icie externa del cilindro < a °C.

 b$ Cual es la temperatura en el centro del cilindro :

Una lar/a varilla cilindrica de 100 mm de radio est eca de un material de reacci"n nuclear (k * 0. %&m ' ( que/enera 2.000 % m de manera uni!orme a lo lar/o de su volumen. sta varilla est encapsulada dentro de un tubo

que tiene un radio externo de200

mm 4 una conductividad térmica de K&m.(. La super!icie externa esta rodeada por un Iuido a 100C. M el coe!iciente de convecci"n entre la super!icie 4 el !luido es 20 %&m ' ?. ncuentre lastemperaturas en la inter!az entre los dos cilindros 4 la super!icie externa.

Una pared plana de espesor 0 1 m 4 conductividad térmica 2 %&m ' (, con una /eneraci"n de calor volumétrica

uni!orme de 0.; I%&m;. )e a@sla en uno de sus lados mientras que el otro lado se expone a un !luido a A2°C lcoe!iciente de trans!erencia de calor por convecci"n entre la pared 4 el !luido es 00 %&m2 ' ( =etermine la

temperatura mxima en la pare

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Considere la conducci"n unidimensional en una pared plana compuesta. Las super!icies externas se exponen a un

!luido a 2°C 4 un coe!iciente de trans!erencia de calor de 1000 %&m2 ' (. La pared intermedia < experimenta una

/eneraci"n uni!orme de calor qB. Iientras que no a4 /eneraci"n en las paredes : 4 C. Las temperaturas en lasinter!ases son N1 = 2>1 °C 4 N2 * 211 °C. )uponiendo una resistencia de contacto insi/ni!icante en las inter!ases,

determine la /eneraci"n volumétrica de calor qB 4 la conductividad térmica kB

Un cable de cobre de ;0 mm de dimetro tiene una resistencia eléctrica de O10P; U&m 4 se usa para conducir una

corriente eléctrica de 20 :. l cable se expone al aire del ambiente a 20°C 4 el coe!iciente de convecci"n asociado

es 2 %&m2.? -Cules son las temperaturas de la super!icie 4 de la linea central del cobre

)e almacenan desecos radiactivos # Kdr * 20 %&m ' ($ en un contenedor es!érico de acero inoxidable #(ai*1 %&m

' ($ de radios interior 4 exterior ri * 0. m 4 re * 0.> m )e /enera calor de !orma volumétrica dentro de los desecos

a una raz"n uni!orme de q*10Q %&mQ; 4 la super!icie externa del contenedor se expone a un !lu5o de a/ua para elque h = 1000 %&m2 ' ( 4 Tagua * 2°C.

(a) valué la temperatura de la super!icie externa en estado estable Tse.

(b) valué la temperatura de la super!icie interna en estado estable. Tsi.

(c) Rbten/a una expresi"n para la distribuci"n de temperaturas. T(r) en los desecos radioactivos. xprese los

resultados en términos de ri, Tsi (dr 4 q. valué la temperatura en r* 0