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Este blog es un espacio de apoyo a la unidad curricular
de Transferencia de Calor I del Programa Nacional de
Formación Procesos Químicos, para así ayudar a los
participantes del curso a manejar las herramientas y
los recursos digitales que se disponen con el objetivo
de construir el conocimiento


miércoles, 12 de octubre de 2016

Ejercicios para CONVECCIÓN Tipo Prueba


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/m2K. 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

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