UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU CUR URSO: O:TRANSFERENCI ADE DECALORYMA MASA TEMA:PROBLEMASDECONVECCI ÓN 1. Durant e el enf r i ami mi ent o de papas medi ant e ai r e se det ermi na exper i ment al ment equeelcoefici ent edet r ansf er enci adecal orc omb mbi nadapara l aconvecci ón,r adi aci ónyevaporaci ónescomo mosei ndi ca: Velocidad del aire (m/s) &' '&& ', $,
Coefciene de rans!erencia de calor( "/m#$%C) * +' #&'# #*'*
Consi der euna papa de 8 cm dedi áme met r oqueest ái ni ci al ment ea 20° C,con unaconduct i vi dadt ér mi cade 0. 49W/m° m° C.Laspapass eenf r í anpormedi ode ai r er ef ri ger adoqueest áa5° C,aunavel oci dadde1m/s.Det ermi mi ne: a)Lar azón i ni ci aldel at r ansf er enci adecal ordesdeunapapa b)Elval ori ni ci aldelgr adi ent edet emper at ur aenl asuper fici edel apapa. 2.Acei t eparamot ora60° C fluyesobrel asuper fici esuper i ordeunapl acapl ana hori zont alde5m del ar gocuyat emp mperat ur aesde20° C,conunave l oci dadde 2m/ m/s.Det er mi ne: a)coefici ent edef ri cci ón b)La r azón de l oa t r ansf er enci a de cal orporuni dad de ancho de l a pl aca comp mpl et a. 3. Dur ant e el enf r i ami mi ent o por ai r e de nar anj as, t or onj as e hí bri dos de mandari nat or onj a elc oefici ent e de t r ansf er enci a de cal or por convecci ón, r adi aci ón y evapor aci ón comb mbi nadas,para vel oci dades delai r e de 0, 11≤V ≤ 0, 33 m/ssedet er mi naexper i ment al ment eyseexpres acomo h=5, 05 kRe1/3/ D) ( ,dondeeldi ámet r oD esl al ongi t udcaract erí st i ca.Lasnaranj asseenf rí an porme medi odeai r eref r i ger adoqueest áa5° C y1 at m,aunavel oci dad de0, 3 m/s.Det er mi ne: a)l ar azón i ni ci aldel at r ansf er enci a decal ordesdeuna naranj a de7cm de di áme met r oquees t ái ni ci al ment ea15° C,conunaconduct i vi dadt ér mi cade0. 50 W/m. ° C. b)elval ordelgradi ent ei ni ci aldet emp mperat ur aenl asuperfici ehaci aadent r ode c)Elval ordelnúmer odeNusel t .
4.La pr esi ón at mosf ér i caen unaci udad es83, 4kPa.Ai r eaest apr esi ón y20° C fluyecon una vel oci dad de8m/ssobr euna pl aca pl ana de 1, 5mx6m cuya t emper at ur aes140° C.Det er mi neelfluj odecal or( kW)desdel apl acasielai r e fluyepar al el oall adode6m. 5.Un t ubo l ar go de vaporde agua,de 10cm de di ámet r o,cuya t emper at ur a super fici alext er na es de 110° C pasa por una zona abi er t a que no es t á pr ot egi dacont r al osvi ent os.Det ermi neelfluj odecal orper di doporelt ubopor uni dad del ongi t ud,cuandoelai r eest áa1at m,10° C yl avel oci dad delvi ent o es8m/s. 6.Una pl aca pl ana cuadr ada y del gada t i ene 0, 5 m en cada l ado.Sobr el as super fici esi nf eri orysuperi ordel apl aca,fluyeai r ea10° C,en unadi r ecci ón par al el a a uno de l osl ados,a una vel oci dad de 60 m/s.La super fici edel a pl aca se mant i ene a una t emper at ur a const ant e de 54° C.La pl aca es t á mont adasobreunabal anzaquemi deunaf uer zadear r ast r ede1. 5N. a)Det er mi neelr égi mendefluj o. b)Det ermi nel ar azónt ot aldet r ansf er enci adecal ordel apl acaalai r e. 7.Un component eel ect r óni coci l í ndri code0. 4 W con un di ámet r ode0. 3 cm y una l ongi t ud de 1. 8 cm y que se encuent r a mont ado sobr e un t abl er o de ci r cui t oseenf rí apormedi odeai r equefluyeat r avésdeélaunavel oci dad de 240 m/mi n.Sil at emper at ur adelai r eesde35° C,det er mi nel at emperat ur a super fici aldelcomponent e$ 8.Sedebecal ent araguade15° C a65° C conf or mefluyeporun t ubode3cm de di ámet r oi nt er noy5m del argo.Elt ubo est á equi padocon un cal ent adorde r esi st enci ael éct ri ca quel epr oporci onacal ent ami ent ouni f ormesobr et oda l a super fici e.Lasuper fici eext eri ordelcal ent adorest ábi enai sl ada,demodoque, en l a oper aci ón est aci onari a,t odo elcal orgener ado en ést ese t r ansfier e al agua en elt ubo.Sielsi st ema debe pr opor ci onaragua cal i ent ea r azón de 10L/mi n,det er mi ne: a)Lapot enci anomi naldelcal ent ador ,enkW. b)Est i mel at emper at ur adel asuper fici ei nt er i ordelt uboal asal i da. 9.En un t ubo hori zont alde 8cm de di ámet r o y 5m de l ongi t ud,fluye agua cal i ent e,l at emper at ur asuper fici alesde70° C yl at emper at ur adelmedi oesde 20° C.Det ermi neelfluj odecal orenelt uboporconvecci ónl i br e.
10.Consi der euna pl acacuadr ada de 60cm de l adoen posi ci ón ver t i cal .Di cha pl acaseencuent r aenunahabi t aci óna30°C,unodesusl adossemant i enea unat emper at ur ade90° C yelot r ol adoest áai sl ado.Det er mi neelfluj odecal or desdel apl acaporconvecci ónl i br e. 11.Fl uyemer cur i oa25° C conunavel oci dad de0, 8m/ssobr eunapl acapl ana de 3m de l ar go y 2m de ancho,mant eni da a una t emper at ura de 75° C. Det ermi nel arazóndet r ansf er enci adecal ordesdel apl acacompl et a. 12.Unapl acacuadr adadel gada de60cm del adoenposi ci ón hori zont al ,con l a super fici ecal i ent ehaci aarr i baysemant i enea90° C.Di chapl acaseencuent r a en una habi t aci ón a 30° C,sielot r ol adoest á ai sl ado.Det er mi neelfluj ode cal ordesdel apl acaporconvecci ónnat ur al . 13.Unaesf er adeacer oi noxi dabl ede25cm dedi ámet r o( ρ= 8055kg/cm 3,Cp = 480J/kg. ° C)r eci én sacado delhorno a 300° C,seexpone alfluj o delai r ea 1at m y 25° C, con una vel oci dad de 3m/s.l l ega elmoment o en que l a t emper at ur asuper fici aldel aesf er at i ene200° C.Sepi de: a)Elcoefici ent edet r ansf erenci adecal orporconvecci ón b)Elfluj odet r ansf er enci adecal orpr omedi o. 14.Tr ansver sal ment eaun ci l i ndr ode5, 0cm dedi ámet r oci r cul aai r ea1 at my 30° C al a ve l oci dad de 50m/s.La superfici e delci l i ndrosemant i enea una t emper at ur aconst ant ede150° C.Sepi de: a)Elval ordelcoefici ent edet r ansf er enci adecal orenW/m 2. ° C b)Elcal orper di doporuni daddel ongi t uddelci l i ndr o,enW/m 15.Al r ededordeunaesf er ade12mm dedi ámet r oci r cul aunacor ri ent edeai r e 1at m y 27° C con una vel oci dad de l a corri ent el i bre de 4m/s.Un pequeño cal ent adorsi t uadodent r odel aesf er amant i enel at emper at ur adel asuper fici e a77° C.SePi de: a)Det er mi nedequer égi menset r at a b)Elcal orper di doporl aesf er a,enkW 16.Secal i ent aai r ea2at m y200° C mi ent r asci r cul aporun t ubode2, 54 cm de di ámet r oaunavel oci dadde10m/s.Sisemant i eneenl apar edunacondi ci ón defluj odecal orconst ant e,si endol at emper at ur adel apared20° C super i ora l at emperat uradelai r eal ol argodet odoelt ubo.Sepi de:
a)Elcal ort r ansf er i doporuni daddel ongi t uddet uboen,W/m B)Elaument ode l at emper at ur apr omedi osil al ongi t uddelt uboes3m. 17.Seva a cal ent aragua de 15 a 65° C alpasar l a porun bancode vari l l as cal ent ador asder esi st enci ade4m del argopor 1cm dedi ámet r omant eni dasa 90° C. El agua se apr oxi ma a l as var i l l as cal ent ador as en l a di r ecc i ón per pendi cul araunavel oci dad medi ade0, 8m/s.l asvari l l asseencuent r an en f orma al i neada con pasos l ongi t udi naly t r ansve r saldeSL= 4cm y S 3cm. T= Det er mi neelnúmer odefil asdevari l l as( NL)en l adi r ecci ón delfluj onecesari o paral ograrl ael evaci óndel at emperat urai ndi cada.
