Primer Taller de Transferencia de Calor 2015

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERIA PRIMER TALLER DE TRANSFERENCIA DE C ALOR

Docente: Darío Rincón Quintero Recomendaciones: 1. Presentar individual 2. Se debe realizar el trabajo en hoja tamaño carta (puede ser block cuadriculado tamaño carta) o en su defecto en hoja de resma blanca tamaño carta. (NO PRESENTAR EN TAMAÑO OFICIO) 3. Se valora la presentación estética del trabajo, es decir que debe llevar su correspondiente enunciado, dibujo y posterior desarrollo ó en su defecto si no quiere dibujar, se imprime el enunciado con el dibujo en hoja resma y se deja el espacio para desarrollar el ejercicio en la misma hoja. NO SE PERMITE QUE IMPRIMAN ESTE DOCUMENTO COMPLETO Y LUEGO COLOQUEN EL DESARROLLO.

1. Una pa pared red de 4 m de al alto y 6 m de anch ncho o consiste en en ladri rillo llos s con una sección transversal transversal horiz orizon onttal de 18 cm X 30 cm ( k = 0.72 W/m. "C) separad separa dos por por ca capas de de mezcl mezcla ( k = 0  0..22 W/m. °C) de 3 cm de de es espe peso sor  r . Tamb Ta mbiién se tienen tienen capas de mezcla de 2 cm de espesor sob sobre cada lado de la par ed ed y una una espu espuma r ígida ígida de (k = 0.026 W /m. °C) de 2 cm de espeso sorr sob sobre el lado in inter ior ior de la la mi misma sma.. Las temper  temper atur  atur as en el int inter  er ior y el exterior son de 16 16°°C y 38° 38°C y los coef iciente ientes s de tra ran nsfere sferen ncia de calor por por conve vec cción sobre los lados hi = 10 W/m^2 interio riorr y ext exter ior ior so son n W /m^2.. °C y he = 20 W/ W /m^2 m^2.. °C, resp res pec ecti tiva vam mente. Si Si se supo pon ne una transferencia unidimensio nidimension nal de ca calor y se descarta escarta l  la a radiación radiación, deter mine la razón de la transferen transferencia de cal calor a travé través s de la pared pared.

2. Fluye vapor a 260°C dentro de una tubería de acero (k = 61 W /m.K) cuyos diámetros interno y externo miden 10 y 12 cm, respectivamente, en un entorno con una temperatura de 20°C. Los coeficientes de transferencia de calor dentro y fuera de la tubería son de ℎ = 120 / .  y ℎ = 14 /.  respectivamente. Determine

a) el espesor del aislante (Espuma de poliuretano k = 0.038 W/m.K) para reducir en un 95% la pérdida de calor.

b) La temperatura superficial exterior correspondiente al aislante c) el espesor del aislamiento necesario para reducir la temperatura superficial expuesta de la tubería aislada a 40°C por razones de seguridad.

3. Se usa un tanque esférico con un diámetro interior de 8 m, hecho de lámina de acero inoxidable (k = 18 W/m · °C) de 1.5 cm de espesor, para almacenar agua con hielo a 0°C. El tanque está ubicado en un cuarto cuya temperatura es de 25°C. Las paredes del cuarto también están a 25°C. La superficie exterior del tanque es negra (emisividad = 1) y la transferencia de calor entre la superficie exterior del tanque y los alrededores es por convección natural y radiación. Los coeficientes de transferencia de calor por convección en las superficies interior y exterior del tanque son de 80 W/m 2·°C y 20 W/m2°C, respectivamente. Determine:

a) la razón de la transferencia de calor hacia el agua con hielo que está en el tanque b) la cantidad de hielo a 0°C que se funde durante un periodo de 12 h. El calor de fusión del agua a la presión atmosférica es hif  =333.7 kJ/kg.