UNIDAD IV, Resueltos

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UNIDAD IV: CONDUCCIÓN Problemas. 1) Una chimenea de hormigón armado con diámetro interior D 2 = 800 mm, diámetro exterior D 3 = 1300 mm, debe ser revestida por dentro con refractario. Determinar el espesor del revestimiento y la temperatura T 3 de la superficie exterior de la chimenea, partiendo de la condición de que las pérdidas de calos de un metro de la chimenea no excedan de 2000 W/m, y de que la temperatura T 2 de la superficie interior de la pared de hormigón armado no supere 200 °C. La temperatura de la superficie interior del revestimiento es de T 1 = 425 °C; el coeficiente de conductividad térmica de revestimiento es K 1 = 0.5 W/m°C; el coeficiente de conductividad térmica del hormigón es K 2 = 1.1 W/m°C.

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UNIDAD IV: CONDUCCIÓN

Problemas.

1) Una chimenea de hormigón armado con diámetro interior D2 = 800 mm, diámetro exterior D3 = 1300 mm, debe ser revestida por dentro con refractario. Determinar el espesor del revestimiento y la temperatura T3 de la superficie exterior de la chimenea, partiendo de la condición de que las pérdidas de calos de un metro de la chimenea no excedan de 2000 W/m, y de que la temperatura T2 de la superficie interior de la pared de hormigón armado no supere 200 °C. La temperatura de la superficie interior del revestimiento es de T1 = 425 °C; el coeficiente de conductividad térmica de revestimiento es K1 = 0.5 W/m°C; el coeficiente de conductividad térmica del hormigón es K2 = 1.1 W/m°C.

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2) Calcular las pérdidas de calor de 1m de una tubería no aislada con diámetro d1/d2 = 150/165 mm tenía al aire libre cuando por el interior de ésta corre agua con una temperatura media T1 = 90°C y la temperatura ambiente Ta = -15°C. El coeficiente de conductividad térmica del material del tubo es K = 50 W/m°C. El coeficiente de transferencia de calor para el agua y el tubo es 1000 W/m2°C y el del tubo y el ambiente es 12 W/m2°C. Determinar también las temperaturas en las superficies interior y exterior del tubo.

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UNIDAD IV: CONVECCIÓN

Problemas.

1) Por una tubería de 150 m circulan 0.63 kg/s de vapor húmedo con calidad 10% a una temperatura de 250 °F. El diámetro interior de la tubería es 4”. A la salida de la tubería se tiene líquido saturado. Calcular la temperatura de la superficie interior del tubo.

1 lbm = 0.45359 kg

1 pulg = 2.54 cm

1 Joule = 9.478x10-4 BTU

De la tabla de vapor húmedo

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2) Por una tubería de plástico (K = 0.5 W/mK) circula un fluido de modo que el coeficiente de transferencia de calor por convección es 300 W/m2K. La temperatura media del fluido es 100°C.  La tubería tiene un diámetro interno de 3 cm y un diámetro externo de 4 cm. Si la cantidad de calor  que se transfiere a través de la unidad de longitud de tubería por unidad de tiempo es 500 W/m, calcular la temperatura de la superficie exterior de la tubería. Hallar el coeficiente de transferencia térmica global U basado en el área de la superficie exterior de la misma.

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UNIDAD IV: RADIACIÓN

Problemas.

1) En un horno de 1 m3, las paredes verticales están hechas de un material aislante. La resistencia eléctrica fue colocada en la superficie inferior produce una potencia total de 60 W siendo su temperatura 328 K. Determine la temperatura de la cara superior del horno.

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2) Se necesita conocer la cantidad de calor que una pared de un cuarto irradia sobre el piso. La temperatura de la pared es de 50°C y la del piso 27°C. La dimensiones de la pared son 3 x 6 m y la del piso 6 x 9 m.  La emisividad de la pared es 0.8 y la del piso 0.6.

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UNIDAD IV: INTERCAMBIADORES DE CALOR

Problemas.

1) Un condensador opera con vapor condensante en el lado de la coraza a 27°C. El agua de enfriamiento entra a 5°C y sale a 10°C. Si el coeficiente total de transferencia de calor es de 5000 W/m2°C con base en la superficie del tubo exterior. Determine la transferencia de calor por metro cuadrado de superficie de tubo exterior.

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2) En un intercambiador tubular de calor tipo vapor-agua el vapor de agua seco y saturado cuya presión es P = 3.5 x 105 Pa, se condensan en la superficie exterior de los tubos. El agua, que circula por los tubos se calienta desde 20°C hasta 90°C. Determinar:

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a) La temperatura media logarítmica en este intercambiador de calor.b) El gasto de vapor en el intercambiador vapor-agua si el gasto del agua es 8 t/h. Suponer que no existe subenfriamiento del condensado.

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