Guía de ejercicios Transferencia de Calor
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Universidad Católica del Norte Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas Escuela de Ingeniería Industrial 2° GUÍA DE TRABAJO TRANSFERENCIA DE CALOR I. Desarrolle los siguientes ejercicios. 1. Una cara de una placa de cobre de 3 cm de espesor se mantiene a 400 °C y la otra cara a 100 °C. ¿Cuánto calor se transfiere a través de la placa? Conductividad térmica para el cobre es 370 W/m.°C a ‘250 °C. 2. Se sopla aire a 20°C sobre una placa caliente de 50 X 75 cm que se mantiene a 250 °C. El coeficiente de transferencia de calor por convección es 25 W/m2.°C. Calcule la transferencia de calor. 3. Suponiendo que la placa del Ej.2 está hecha con acero al carbón (1 %) de 2 cm de espesor y que se pierden 300 W de la superficie de la placa por radiación, Calcule la temperatura interior de la placa.( qconduc=qconv + qrad ). 4. Se hace pasar una corriente eléctrica a través de un alambre de 1 mm de diámetro y 10 cm de largo. Se sumerge el alambre en agua líquida a presión atmosférica, y se incrementa la corriente hasta que el agua hierve. Para esta situación h = 5000 W/m2 °C*.‘%, y la temperatura del agua será 100 °C. ¿Cuánta energía eléctrica se necesitará enviar al alambre para mantener su superficie a 114 °C? (A=πdL) 5. Dos placas negras infinitas a 800 y 300 °C intercambia calor por radiación. Calcule la transferencia de calor por unidad de área. 6. Una plancha de acero de espesor L con una conductividad térmica K es sometida a un flujo de calor uniforme y constante q0 (W/m²) en la superficie límite a X=0. En la otra superficie límite X=L, el calor es disipado por convección hacia un fluido con temperatura T∞ y con un coeficiente de transferencia de calor h. Calcular las temperaturas superficiales T1 y T2 para: L = 2cm ; K = 20 W/ m°C; q o = 105 W/m 2 ; T∞ = 50ºC; h= 500 W/m 2 °C 7. Un cilindro hueco con radio interior r = a y radio exterior r = b es calentado en la superficie interior a una velocidad q 0 (W/m²) y disipa calor por convección desde la superficie exterior hacia un fluido a una temperatura T∞ con un coeficiente de
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Universidad Catlica del NorteFacultad de Ingeniera y Ciencias GeolgicasEscuela de Ingeniera Industrial2 GUA DE TRABAJOTRANSFERENCIA DE CALOR
I. Desarrolle los siguientes ejercicios.
1. Una cara de una placa de cobre de 3 cm de espesor se mantiene a 400 C y la otra cara a 100 C. Cunto calor se transfiere a travs de la placa? Conductividad trmica para el cobre es 370 W/m.C a 250 C.2. Se sopla aire a 20C sobre una placa caliente de 50 X 75 cm que se mantiene a 250 C. El coeficiente de transferencia de calor por conveccin es 25 W/m2.C. Calcule la transferencia de calor.3. Suponiendo que la placa del Ej.2 est hecha con acero al carbn (1 %) de 2 cm de espesor y que se pierden 300 W de la superficie de la placa por radiacin, Calcule la temperatura interior de la placa.( qconduc=qconv + qrad ).4. Se hace pasar una corriente elctrica a travs de un alambre de 1 mm de dimetro y 10 cm de largo. Se sumerge el alambre en agua lquida a presin atmosfrica, y se incrementa la corriente hasta que el agua hierve. Para esta situacin h = 5000 W/m2 C*.%, y la temperatura del agua ser 100 C. Cunta energa elctrica se necesitar enviar al alambre para mantener su superficie a 114 C? (A=dL)5. Dos placas negras infinitas a 800 y 300 C intercambia calor por radiacin. Calcule la transferencia de calor por unidad de rea.6. Una plancha de acero de espesor L con una conductividad trmica K es sometida a un flujo de calor uniforme y constante q0 (W/m) en la superficie lmite a X=0. En la otra superficie lmite X=L, el calor es disipado por conveccin hacia un fluido con temperatura T y con un coeficiente de transferencia de calor h. Calcular las temperaturas superficiales T1 y T2 para: L = 2cm ; K = 20 W/ mC; qo= 105 W/m2; T = 50C; h= 500 W/m2C7. Un cilindro hueco con radio interior r = a y radio exterior r = b es calentado en la superficie interior a una velocidad q0 (W/m) y disipa calor por conveccin desde la superficie exterior hacia un fluido a una temperatura T con un coeficiente de transferencia de calor h. La conductividad trmica es constante. Calcular las temperaturas T1 y T2 correspondientes a las superficies interior y exterior, respectivamente, para a = 3cm; b = 5cm; h = 400 W/m-C; T = 100 C; K = 15 W/m-C ; q0 = 105 W/m.
