Las paredes de un horno rectangular tiene 30 cm de espesor y están construidas por una capa de ladrillo refractario de conductividad térmica k1= .75 kcalmh!" y una capa de ladrillo ordinario h= .0# kcalmh!". La temperatura de la cara interna del refractario medida con termopar es de $50!" y la de la cara e%terna del ladrillo ordinario es 70!". "alc&lese el espesor de la capa de ladrillo y la temperatura de la super'cie interna del refractario( suponiendo )ue las conductividades de am*os materiales permanecen permanecen constante a la misma misma temperatura( temperatura( siendo la cantidad cantidad de calor transmitida de 100 kcalmh!"
La pared plana del horno esta formada por una capa interior de ladrillo refractario de $0 cm de espesor y otra e%terior de cromita de 15 cm de espe espeso sor( r( dete deterrmina minarr la + de la supe super' r'ci cie e de cont contac acto to de am*o am*os s refractarios( si las temperaturas de la cara interna y e%terna del horno son son de ,00! ,00!" " y 100! 100!". ". Los valo valorres de cond conduc ucti tivi vida dad d de am*o am*os s en funci-n a la temperatura son los siguientes
/efractari o "romita
0!" .70
500!" .,$
100!" 1
.7
.5
1.$
ara la construcci-n de las paredes de un horno( se propone el empleo de 3 capas de distintos materiales dispuestos en serie del modo siguiente 1. 2na capa interna de 1$ cm de espesor de ladrillo refractario =1.3 kcalmh!" $. 2na capa interna de 1 cm de ladrillo aislante con = .15 kcalmh!" 3. 2na capa e%terna de 1$ cm de ladrillo ordinario con =.4 kcalmh!" La super'cie interna estará a 1150!"( la super'cie e%terna a 0!" e%puesta a la atmosfera6( como el ladrillo aislante no tolera temperaturas semeantes a 1000!"( nos interesa sa*er la +emperatura ma% a la )ue estará sometido para informar si es conveniente su empleo en las condiciones indicadas( en caso de no ser asi( calcular el espesor )ue ha*rá de tener el refractario para )ue el aislante )uede por de*ao de 1000!"
2n horno vertical de $$ pies esta envuelto en la parte superior por un domo hemisférico( fa*ricado de ladrillo al cromo 3$8( de , pulgadas de grueso. 9erive una e%presi-n para la conducci-n a través del domo :"uando el interior y le e%terior del domo se mantienen a 1400 y 300!; respectivamente<( :"ual es la perdida de calor por pulgada cuadrada de la super'cie interna del domo<(:"omo se compara la perdida total del domo( con la de un techo plano soportado y del mismo material )ue se e%ponga a las mismas diferencias de temperatura<
or un tu*o de porcelana de 3cm de diámetro y de 1 cm de espesor( circula un uido a una temperatura tal )ue la cara interna del tu*o se encuentra a 110!". La pared e%terna se mantiene a 30!" refrigerada por aire. "alc&lese a6 La cantidad de calor perdido por hora y metro de tu*o *6 Lo mismo del anterior pero recu*ierto con una capa de amianto de $ cm de espesor( manteniendo la temperatura interna a 110!" y la e%terna a 30!"
2n tu*o de paredes gruesas de >cero ino%ida*le con una = $1.43 ?attsm!k y dimensiones de (0$5 m de diámetro interir y .050, de diámetro e%terior ( se recu*ren con una capa de .0$5 m de as*esto de =.$$3 ?attsm!k( la temperatura de la pared interna del tu*o es ,11 ! y la super'cie e%terna del aislamiento es de 310.,! para una longitud de .305 mts de tu*er@a( calc&lese las perdidas de calor y la temperatura entre el metal y el aislamiento
ara efectuar un aislamiento térmico( pueden emplearse $ tipos de aislante( am*os dispuestos en $ planchas de $ cm de espesor. Al aislante > B$4.00 m$ y conductividad térmica de .0 kcalmh!"( el aislante C de conductividad .03 kcalmh!" cuesta B0.00 m$. De supone )ue la temperatura en am*as caras será de 500!" y 0!"( y )ue los dos materiales son capaces de resistir estas temperaturas. Cao esta hip-tesis determinar a6 Al espesor mas econ-mico del aislante > *6 Al espesor mas econ-mico del aislante C c6 Al aislante mas conveniente
"alcular el coe'ciente de convecci-n de una tu*er@a horiEontal de 10 cm de diametro e%terior( si la temperatura son ,0!" en la super'cie y $5!" en aire circundante.
De hace circular aire so*re una lamina de acero ino%ida*le cuya super'cie se mantiene a $00 !". La lamina es de 50 % $0 y su espesor de $.5cm el coe'ciente de convecci-n en el lado superior es $0 ?m $. "alcular el uo de calor en la super'cie de la lamina.
2n almacén frigor@'co de 5 % 5 % 3 m se mantiene a F1,!"( las paredes( techo y suelo consisten en una capa inferior de madera de $.5 cm( 7 cm de aislante y una capa de 11 cm de ladrillo. Las conductividades térmicas de los materiales son 0.10 Gm madera6( 0.0 Gm '*ra de vidrio6 y 0.4# Gm ladrillo6. Los coe'cientes de convecci-n ente la madera inm-vil interior es $.5 Gm $H y entre los ladrillos y el aire am*iente e%terior Gm $( la temperatura am*iental y aire es de $5 !". "alcular a6 "oe'ciente glo*al de transferencia de calor *6 +emperatura en las $ super'cies e%puestas a los am*ientes interior y e%terior. c6 +emperatura en las interfaces de los $ materiales
An un intercam*iador de calor constituido por $ tu*os concéntricos entra un uido caliente a 150 !" y se enfria hasta 100 !"( el uido frio entra a 0 !" y se calienta hasta ,0 !". "alc&lese la I+lm diferencia media logar@tmica6 en contra corriente y en corriente directa.
9eterminar la I+lm si el uido caliente entra a 150!" y sale a 100!" mientras )ue el uido frio entra a 0!" y sale a 1$0!".
"alcular I+lm para un uido frio )ue entra a 0!" y sale a ,0!". Al uido caliente es vapor )ue entra en forma de vapor a 100!" y sale condensado a la misma temperatura.
An un intercam*iador contra corriente se enfr@a leche de 73 !" a 3, !" a un uo másico de $500 kgh utiliEando agua )ue entra a 150 !" y sale a 0 !". La tu*er@a de $.5 cm de diámetro es construida de acero ino%ida*le de 3 mm de espesor. Los coe'cientes de transferencia de calor son 1$00 Gm $ del lado de la leche y 3000 Gm $ de lado del agua. "alcular el coe'ciente glo*al de transferencia de calor y longitud del tu*o re)uerido.
De introducen 0.1 kgs de agua caliente a #0 !" en una tu*er@a metálica horiEontalH el am*iente esta a $0 !"( la tu*er@a tiene un diámetro interno de $.5 cm y un espesor de pared de 1 cmH la temperatura en la super'cie interior es ,5 !" y la e%terior ,0 !" en estas condiciones. a6 "alcular el coe'ciente de convecci-n para el agua en el interior de la tu*er@a *6 "alcular el coe'ciente de convecci-n para el aire e%terior de la tu*er@a c6 Di se desea duplicar el coe'ciente del agua e%terior en )ue condiciones de*e duplicarse
De calienta en un t&nel unas *otellas con una masa de 155 g y un cp=1$54 Jkg. Al área de las *otellas es .0$1# m $ y su emisci*idad es 0.#. Di se calientan desde 15 !" hasta 51 !" en un minuto. "alcular la temperatura de la pared del t&nel cuando la temperatura de las *otellas sean 33.4 !"
2n horno discontinuo de ,k? posee un área de m $ y tra*aa a $10 K" De carga con dos lotes de panH el primero de 150 panes y el segundo de 1$0 panes. La superficie de cada pan es de 1$%$0 asumiendo )ue la de la pasta de pan es 0.,5 )ue se cuece a 100 K" y )ue el #0 8 del calor es de energ@a radiante. "alc&lese la e'ciencia energética e%presada como 8 de energ@a radiante suministrada a*sor*ida por el alimento para cada uno de los lotes. A'ciencia =
Calor absorbido o transmitido capacidad del horno x calor transmitido por radiación
An un intercam*iador de calor de do*le tu*o para $ l@)uidos se desea calentar #,$0 li*rash de un l@)uido > fr@o de ,0 a 1$0K; usando un l@)uido C )ue se enfr@a de 140 a 100 K;( a cada corriente se le asigna un factor de o*strucci-n de 0.001( sup-ngase )ue la relaci-n de viscosidades es = 1 De dispone de un cierto n&mero de hor)uillas de $0 pies de longitud y de $%1 M plg ND :"uántas hor)uillas se re)uieren< "p>=0.$5 C+214 K; "pC=0. C+214 K;
2n cultivo )ue contiene ,00 esporas por ml es dividido en varios recipientes y puesto a la temperatura de $5 K; por diferentes tiempos hasta un tiempo de 50 min. Al n&mero de esporas se encuentran en la siguiente ta*la +iempo Asporas ml 0 ,00 10 1#0 $0 $7 30 4 0 1 50 0.$
$50 K; 1$1 K"6 es la temperatura de referencia seleccionada. Al "lostridium Cotulinum tiene un valor de E de 1, K; y una 9 $50=0.$ min :"uál es la ecuaci-n para la curva de resistencia térmica de "C y cuál será el valor de 9 a $0 K;<
ara "lostridium Cotulinum 9 $50=0.$ min E=1, K; grá'camente determinar el tiempo re)uerido para reducir el n&mero de esporas de 10$ a 10F4 a una temperatura de $0 K; y veri'car alge*raicamente.
2n cultivo )ue contiene "lostridium Cotulinum 10 $ esporas( es procesado a $$ K; por 3 min. :"uál es la pro*a*ilidad de encontrar una unidad no esteriliEada después del proceso<
2n cierto alimento enlatado se calienta en una retorta. Al valor de ; 0 para el "lostridium Cotulinum en este tipo de alimento es de $.5 min y E=1, K;. >l medirse las temperaturas en el centro de las latas se o*tienen los resultados apro% ;t1= 0F$0 min6( + 1=140 K; ;t$= $0F0 min6( + $=$10 K; ;t3= 0F73 min6( + 3=$30 K; 9eterm@nese si este proceso de esteriliEaci-n es adecuado si se re)uiere $.5 min para completar la esteriliEaci-n.
De toman una serie de datos de tiempoFtemperatura del centro de una lata. 9urante su procesamiento en un autoclave. De van a comparar datos +iempo +emperatu Oelocidad min6 ra centro letal K;6 10 11# 15 1,0 $0 $15 $5 $3$ 30 $1 35 $5 0 $, 5 $# 50 $35 55 1#4
2na cifra t@pica para el valor de ; en un proceso térmico de la leche )ue se lleva a ca*o en un intercam*iador de calor tu*ular es ; 150=# min( +=150 K; y 9$50=0.04 min. "alcular la reducci-n de células vivas para estas condiciones.
