UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

Curso Vacacional Transferencia de Calor – 3er

Parcial 18%

NOMBRE____________________________________________________________________________

1. Una hielera cuyas dimensiones exteriores son de 30cm*40cm*40cm está fabricada de espuma de

estireno cuya k=0.033 W/m*oC. Inicialmente la hielera está llena con 30 kg de hielo a 0

oC en todo

momento, y se puede tomar que la temperatura de la superficie interior de la misma es de 0 oC en

todo momento. El aire ambiente circundante esta a 20 oC. Descarte cualquier transferencia de calor

desde la base de 40cm*40cm de la hielera. Con base en esta información: Realicen una

representación esquemática del proceso; Especifiquen cuantitativamente el mecanismo de

transferencia de calor que rige esta situación; Verifiquen y describan el régimen de flujo del

proceso; Determinen cuanto tiempo transcurrirá para que el hielo que está dentro de ella se funda por

completo si dicha hielera está expuesta a aire en calma. Supongan que el coeficiente de transferencia

de calor sobre las superficies del frente, de atrás y de arriba es el mismo que tiene sobre las

superficies laterales.

2. Un recipiente rectangular de 28 cm de alto, 18 cm de largo y 18 cm de ancho suspendido en un

cuarto a 24 oC está lleno inicialmente con agua fría a 2

oC. Se observa que la temperatura superficial

del recipiente es casi la misma que la del agua que se encuentra en su interior. Con base en esta

información: Realicen una representación esquemática del proceso; Especifiquen cuantitativamente

el mecanismo de transferencia de calor que rige esta situación; Verifiquen y describan el régimen

de flujo del proceso; Determinen la temperatura del agua en el recipiente después de 3 horas y la

velocidad de transferencia de calor hacia ella. Supongan que el coeficiente de transferencia de calor

sobre las superficies superior e inferior es el mismo que tiene sobre las superficies laterales;

Muestren una aproximación del perfil de temperaturas con respecto al tiempo propuesto y a un

tiempo dos veces mayor que el dado. Discutan sus resultados.

3. Una corriente de vapor de agua fluye por una tubería de 25 m de longitud y de 0.06 m de

diámetro interno a razón de 5 kg/s. El vapor de agua entra a 300 K y las paredes internas del tubo se

mantienen a 400 K. Con base en esta información: Realicen una representación esquemática del

proceso; Especifiquen cuantitativamente el mecanismo de transferencia de calor que rige esta

situación; Verifiquen y describan el régimen de flujo del proceso; Determinen la temperatura de

salida del vapor de agua en K.

4. En una instalación industrial se usan gases de escape a 1 atm y 300 oC para precalentar agua, al

pasarlos sobre un banco de tubos por los cuales fluye agua a razón de 6 kg/s. La temperatura media

de la pared de los tubos es de 80 oC. Los gases de escape se aproximan al banco de tubos en la

dirección perpendicular a 4.5 m/s. El diámetro exterior de los tubos es de 2.1 cm y se encuentran

dispuestos en forma alineada con pasos longitudinal y transversal de SL=ST=8 cm. Se tienen 16 filas

en la dirección de flujo con ocho tubos en cada una de ellas. Con base en esta información: Realicen

una representación esquemática del proceso; Especifiquen cuantitativamente el mecanismo de

transferencia de calor que rige esta situación; Verifiquen y describan el régimen de flujo del

proceso; Mediante las propiedades del aire para los gases de escape determinen la velocidad de

transferencia de calor por unidad de longitud de los tubos; Calculen la caída de presión a través del

banco y Determinen la elevación de la temperatura del agua que fluye por los tubos.