Trasnferencia de Calor
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201108Eduardo ˜ N 3.54 Equations 3.54 Una pared de 4 m de alto y 6 m de ancho consiste enladrillos con una secci ´ on transversal horizontal de 18 cm X 30cm (k = 0.72 W/m ◦ C) separados por capas de mezcla (k =0.22 W/m ◦ C) de 3 cm de espesor.Tambi´ en se tienen capas de mezcla de 2 cm de espesor sobre cada lado de la pared y una espuma r´ ıgida (k = 0.026 W/m2 ◦ C) de 2 cm de espesor sobre el, lado interior de la misma. Las temperaturas en el interior y el exterior son de 22 ◦ C y -4 ◦ C y los coeficientes de transferencia de calor por convecci´ on sobre los lados interior y exterior son h¡ = 10W/m2 ◦ C y h2 = 20 W/m2 . ◦ C, respectivamente. Si se supone una transferencia unidimensional de calor y se descarta la radiaci´ on, determine la raz´ on de la transferencia de calor a trav´ es de la pared. al considerar 1 m de espesor y 0.33 de al altura de la pared que es representativo de toda la pared k 1 =0, 72 [W/m ◦ C] (1) k 2 =0, 22 [W/m ◦ C] (2) k 3 =0, 026 [W/m ◦ C] (3) h 1 = 10 h W/m 2 ◦ C i (4) h 2 = 20 h W/m 2 ◦ C i (5) L 1 =2 × 10 -2 [m] (6) L 2 = 18 × 10 -2 [m] (7) A 1 =0, 33 m 2 (8) A 2 =0, 30 m 2 (9) A 3 =0, 015 m 2 (10) T 1 = 22 [ ◦ C] (11) T 2 = -4[ ◦ C] (12) A pared = 24 m 2 (13) R conv1 = 1 h 1 · A 1 (14) R espuma = L 1 K 3 · A 1 (15) R yeso;lado = L 1 k 2 · A 1 (16) R yeso;centro = L 2 k 2 · A 3 (17) R ladrillo = L 2 k 1 · A 2 (18) 1
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Problema resuelto
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201108EduardoN 3.54
Equations
3.54 Una pared de 4 m de alto y 6 m de ancho consiste enladrillos con una seccion transversal horizontal de 18 cm X 30cm(k = 0.72 W/mC) separados por capas de mezcla (k =0.22 W/mC) de 3 cm de espesor.Tambien se tienen capas de mezclade 2 cm de espesor sobre cada lado de la pared y una espuma rgida (k = 0.026 W/m2C) de 2 cm de espesor sobre el, ladointerior de la misma. Las temperaturas en el interior y el exterior son de 22C y -4C y los coeficientes de transferencia decalor por conveccion sobre los lados interior y exterior son h = 10W/m2C y h2 = 20 W/m2 . C, respectivamente. Si sesupone una transferencia unidimensional de calor y se descarta la radiacion, determine la razon de la transferencia de calora traves de la pared.
al considerar 1 m de espesor y 0.33 de al altura de la pared que es representativo de toda la pared
k1 = 0, 72 [W/mC] (1)
k2 = 0, 22 [W/mC] (2)
k3 = 0, 026 [W/mC] (3)
h1 = 10[W/m2
C]
(4)
h2 = 20[W/m2
C]
(5)
L1 = 2 102 [m] (6)
L2 = 18 102 [m] (7)
A1 = 0, 33[m2]
(8)
A2 = 0, 30[m2]
(9)
A3 = 0, 015[m2]
(10)
T1 = 22 [C] (11)
T2 = 4 [C] (12)
Apared = 24[m2]
(13)
Rconv1 =
(1
h1 A1
)(14)
Respuma =
(L1
K3 A1
)(15)
Ryeso;lado =
(L1
k2 A1
)(16)
Ryeso;centro =
(L2
k2 A3
)(17)
Rladrillo =
(L2
k1 A2
)(18)
1
-
Rconv2 =
(1
h2 A1
)(19)
1/Req = (1/Ryeso;centro) + (1/Rladrillo) + (1/Ryeso;centro) (20)
Rtotal = Rconv1 +Respuma + (2) (Ryeso;lado) +Req +Rconv2 (21)
Q =T1 T2Rtotal
(22)
sabemos que la tasa de transferencia de calor de la pared es 0.33 [m2]
Tasatc = 0, 33[m2]
(23)
Qtotal = Q (Apared/Tasatc) (24)
Solution
A1 = 0, 33[m2]
A2 = 0, 3[m2]
A3 = 0, 015[m2]
Apared = 24[m2]
h1 = 10[W/m2
C]
h2 = 20[W/m2
C]
k1 = 0, 72 [W/mC] k2 = 0, 22 [W/mC]
k3 = 0, 026 [W/mC] L1 = 0, 02 [m]
L2 = 0, 18 [m] Q = 6, 272Qtotal = 456, 2 Rconv1 = 0, 303Rconv2 = 0, 1515 Req = 0, 8086Respuma = 2, 331 Rladrillo = 0, 8333Rtotal = 4, 145 Ryeso;centro = 54, 55Ryeso;lado = 0, 2755 Tasatc = 0, 33
[m2]
T1 = 22 [C] T2 = 4 [C]
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