1. Una tubería que conduce vapor a
5atm y a 120°C cruza un ambiente a 15°C. La tubería es de acero (k= 38
W/mK) de 2,5 pulg de diámetro exterior y 1/8 pulg de espesor. Sabiendo
que los coeficientes de convección son hvapor = 10000 W/m2K
y el haire= 25 W/m2K. Calcular la pérdida de
calor por metro lineal de tubería y evaluar cuánto se perdería al colocar 5cm
de un aislante y de k=0,12 W/mK.
2. Un tanque contiene melaza a 60°C
(ho= 90 W/m2K) mediante un sistema de calefacción
compuesto de un serpentin de 50m cobre (k=186 W/mK) de 1 ½ pulg de
diámetro exterior y de 1/16 pulg de espesor por el que circula vapor saturado a
120°C (18000 W/m2K)|. Después de varias operaciones se observa que
el exterior del tubo se ha formado de manera uniforme una costra de 1,5
mm de composición indefinida y que ha disminuido en 20% la transferencia de
calor respecto a su valor inicial. Calcule la conductividad de la costra.
3. Una habitación se encuentra a una
temperatura de 24°C mientras en su exterior está a -5°C. Las paredes son de
ladrillo de 25 cm de espesor. El propietario desea saber cuánto será la perdida
de calor por metro cuadrado de pared sabiendo que se le coloca una pared de 12
cm de espesor en paralelo conformada por dos tipos de poliuretano de
conductividades 0,21 y 0,16 W/mK respectivamente. Asuma los coeficientes de
convección del aire como hi=
26 W/m2K y h0=
38 W/m2K. (kladrillo= 15 W/mK).
4. La ventana delantera de un
automóvil está sometido a una temperatura ambiente de -10 ºC y con un
coeficiente h0 de 65 W/m2 K ; se desempaña mediante el paso
de aire caliente, sobre su superficie interna. Si el aire está a 40 ºC con un
coeficiente de convección hi = 30 W/m2 K. Calcular
las temperaturas de las superficies interna y externa de la ventana de vidrio
(k= 1,4 W/mK) de 4 mm de espesor.
5. A través de un tubo de acero
(AISI 1010 k= 400 W/mK), de 60 mm de diámetro interior y 75 mm de diámetro
exterior, fluye vapor a una temperatura de 250°C. El coeficiente de convección
entre el vapor y la superficie interna del tubo es 500 W/m2·K, mientras que
entre la superficie externa del tubo y los alrededores es 25 W/m2·K. La
temperatura del aire y los alrededores es 20°C. ¿Cuál es el % de pérdida de
calor por unidad de longitud de tubo si se le coloca 5 cm de un aislante de
conductividad térmica 0,09
W/mK?
6. Un contenedor metálico esférico
de pared muy delgada* se utiliza para almacenar
nitrógeno líquido a 77 K (gas en reposo). El contenedor tiene un diámetro de
0.5 m y está cubierto de un aislante reflector al vacío compuesto de polvo de
dióxido de silicio (k = 0.0017 W/mK). El aislante tiene un espesor de 25
mm, y la superficie externa se expone al aire del ambiente a 300 K. Se sabe que
el coeficiente de convección es 20 W/m2⋅K. La entalpía de vaporización y
la densidad del nitrógeno líquido es de 2.105 J/Kg y 804 Kg/m3
respectivamente. (a)¿Cuál es la transferencia de calor al nitrógeno líquido?
(b)¿Cuál es la velocidad a la que se evapora el nitrógeno en litros/día?
(*) Se desprecia el
espesor del contenedor esférico, no hay resistencia por conducción a través del
metal
No hay comentarios:
Publicar un comentario