Ethan Frome

UNIVERSIDADNACIONALDE COLOMBIASede BogotFacultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera Qumica y AmbientalEjercicios:

1. Un tubo paredes gruesas de acero inoxidable (21,63 W/m-K) y dimensiones de 0,0254 m (Di) y 0,0508 m (De), se recubre con una capa de 0,0254 m de asbesto (0,2423). La temperatura de la pared interna del tubo es de 811 K y al de la superficie exterior del asbesto es de 310,8 K. Para la longitud de 0,305 m de tubera calcular la prdida de calor y la temperatura en la interfaz entre el metal y el aislante.

2. La pared de un horno se construye con tres capas de ladrillo; la interior es de ladrillo refractario de 8 plg de espesor (0,68), seguida de 4 plg de ladrillo aislante (0,15) y de 6 plg de ladrillo de construccin. La temperatura interna del horno es de 1600 F y la externa es de 125 F. Calcular cuanto calor se pierde por pie cuadrado de superficie y las temperaturas en las interfases de las capas.

3. Cual ser el flujo de calor si en el ejercicio anterior se deja una separacin entre el ladrillo aislante y el refractario de de plg? Suponer que las temperaturas interiores y exteriores se mantienen constantes y que la separacin se llena con aire. (0,265 @ 572 F).

4. Un tubo de 60 mm de DO es aislado con una capa de espuma de Silca de 2 plg de espesor (0,032 Btu/h-pie-F) seguida de otra capa de corcho de 40 mm de espesor (0,05 W/m-C). Si la temperatura en la superficie exterior del tubo es de 300 F y la temperatura en la superficie exterior del corcho es de 30 C, calcular la prdida de calor en watts por metro de tubera.

5. Utilizando el teorema Pi de Buckigham, hallar una expresin para el flux de calor en funcin de:

a. Velocidad linealb. Longitud de la placac. Viscosidad ()d. Densidade. Conductividad trmicaf. Calor especfico a presin constanteg. Diferencia de Temperaturah. El producto del Coeficiente de expansin trmica () y la fuerza de gravedad

6. Un dispositivo experimental que produce calor excesivo se enfra lentamente. Se est considerando fijar aletas en la cubierta del dispositivo para incrementar la razn de enfriamiento. Suponiendo que se trata de una aleta de cobre con 0,25 cm de dimetro que sobresale de una pared a 95 C hacia un ambiente a 25 C, la TC ocurre principalmente por conveccin natural con un coeficiente igual a 10 w/m2-K. Calcular la perdida de calor si:a. La aleta es infinitamente largab. La aleta es de 2,5 cm de longitud y el coeficiente en el extremo es el mismo alrededor de la circunferenciac. Que tan larga debera ser la aleta para que la respuesta hallada en (a) sea correcta en un margen del 5%?

Suponer:-La conductividad trmica de la aleta no varia con la temperatura-Estado estacionario-Radiacin despreciable-Coeficiente de TC por conveccin es uniforme en la superficie de la aleta-Conduccin a lo largo de la aleta unidimensional

7. El cilindro de una motocicleta esta construido con aleacin de aluminio 2024-T6 y su altura (H) es de 0,15 m, el dimetro exterior es de 50 mm. Bajo condiciones tpicas de operacin la superficie exterior del cilindro esta a 500 K y esta expuesto al ambiente a 300 K (hc = 50 W/m2-K). Aletas anulares son unidas ntegramente al cuerpo del cilindro para incrementar la transferencia de calor con el ambiente.

Considere que se tienen 5 de dichas aletas, las cuales tienen un espesor (t) de 6 mm, longitud (L) de 20 mm y estn igualmente espaciadas. Cual es el incremento en la transferencia de calor debido al uso de estas aletas?

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