Ejercicios tema 3. Conducción. Transmisión del calor

12201 palabras 49 páginas
1. Uno de los principales fabricantes de electrodomésticos propone un diseño de horno con autolimpieza que implica el uso de una ventana compuesta que separa la cavidad del horno del aire ambiental. El compuesto consistirá en dos plásticos de alta temperatura (A y B) de espesores LA = 2 LB y conductividades térmicas kA = 0.15W/m⋅K y kB = 0.08 W/m⋅K. Durante el proceso de autolimpieza, las temperaturas de la pared y del aire del horno, TP y Ta, son 400°C, mientras que la temperatura del aire del cuarto T∞ es 25°C. Los coeficientes de transferencia de calor internos por radiación y convección hi y hr, así como el coeficiente de convección externa h0, son, cada uno, aproximadamente 25 W/m2⋅K. ¿Cuál es el espesor mínimo de la ventana, L …ver más…
Se sabe que el coeficiente de convección es 20 W/m2⋅K. La entalpía de vaporización y la densidad del nitrógeno líquido son 2×105 J/kg y 804 kg/m3, respectivamente. 1. ¿Cuál es la transferencia de calor al nitrógeno líquido?
2. ¿Cuál es la velocidad a la que se evapora el nitrógeno?

6. Una pared plana se compone de dos materiales, A y B. La pared de material A tiene una generación de calor uniforme q= 1.5×106 W/m3, kA = 75 W/m⋅K, y un espesor LA = 50mm. El material B de la pared no tiene generación y su kB = 150 W/m⋅K y espesor LB = 20 mm. La superficie interior del material A está bien aislada, mientras que la superficie exterior del material B se enfría con un flujo de agua con T∞ = 30°C y h = 1000 W/m2⋅K.
1. Dibuje la distribución de temperatura que existe en el compuesto bajo condiciones de estado estable.
2. Determine la temperatura T0 de la superficie aislada y la temperatura T2 de la superficie enfriada.

7. Considere un tubo sólido, largo, aislado en el radio externo r2 y enfriado en el radio interior r1, con generación uniforme de calor q(W/m3) dentro del sólido.
1. Obtenga la solución general para la distribución de temperaturas en el tubo.
2. En una aplicación práctica se colocaría un límite sobre la temperatura máxima que es permisible en la superficie aislada
(r = r2). Especificando este límite como Ts, 2, identifique las condiciones de frontera adecuadas que sirven para determinar las constantes arbitrarias que aparecen en la

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