1. La superficie interior de una una pared de ladrillo ladrillo está a 60°C y la superficie superficie exterior exterior 2 a 35°C. Calcular el rate de calor transferido por m de área de superficie de la pared, la cual tiene un ancho de 20 mm. La conductividad térmica del ladrillo es 0.5 1 W/m°C. 2. Considerar una losa de ancho L = 0.25m. Una superficie es mantenida a 100°C y la otra superficie a 0°C. Determine el flujo neto a través de la losa si está hecha de cobre puro. La conductividad térmica del cobre se puede tomar como 387.6 W/m.K. 3. La pared de un reactor, reactor, de 320 mm de ancho, ancho, está hecha de una lámina lámina interior de ladrillo refractario (k = 0.84 W/m°C) cubierta con una capa aislante (k = 0.16 W/m.K). El reactor opera a una temperatura de 1325°C y la temperatura ambiente es de 25°C. a. Determinar el ancho del ladrillo refractario refractari o y del aislamiento el cual da la mínima perdida de calor. b. Calcular la perdida de calor asumiendo que el material aislante tiene una máxima temperatura de 1200 °C. Si el cálculo de la perdida de calor no es aceptable, entonces establecer si el adicionar una capa de aislante podría establecer una solución satisfactoria. 4. La pared interior de un horno está hecha de una lámina de ladrillo de silicio de 120 mm de ancho cubierta con una capa de ladrillo de magnesita de 240 mm de ancho. La temperatura en la superficie interior de la pared de ladrillo de silicio y en la superficie exterior de la pared de ladrillo de magnesita es son de 725 y 110°C respectivamente. La resistencia del contacto térmico entre las dos paredes y la interface es de 0.0035 °C/W por unidad de área de pared. Si la conductividades térmicas de los ladrillos de silicio y magnesita son de 1.7 W/m°C, Calcular: a. La tasa de perdida de calor por unidad de área de las paredes, y b. La caída de temperatura temperatu ra de en la interface. interfac e. 5. La pared exterior de una casa puede ser aproximada por una capa de 0.1 m de ladrillo (k = 0.7 W/m°C) seguido por una capa de yeso (k = 0.065 W/m°C) 6. La pared de un horno está compuesta compuesta de una capa capa de ladrillos ladrillos refractarios de 200 mm, una capa de plancha de acero de 6 mm y una capa de ladrillos aislantes de 100 mm. La máxima temperatura de la pared es de 1150°C sobre el lado del horno y la temperatura mínima es de 40°C en la superficie exterior más alejada. Un balance aproximado de energía en el horno muestra que la perdida de calor en la pared es de 40 W/m 2. Si se sabe que existe una pared delgada de aire entre las capas de los ladrillos refractarios y la plancha de acero. Las conductividades térmicas de las tres capas son 1.52, 45 y 0.30 W/m°C respectivamente. respectivamente. Calcular: Calcular: a. ¿Cuántos milímetros milímetros de ladrillo ladrillo aislante aislante es la lámina de aire equivalente? equivalente? b. ¿Cuál es la temperatura de la superficie superficie exterior de la plancha plancha de acero? acero? 7. La pared de un horno está compuesta de 220 mm de ladrillo refractario, 150 mm de ladrillo común, 50 mm de magnesio al 85% y 3 mm de plancha de acero sobre el exterior. Si la temperatura en la superficie interior es de 1500°C y la temperatura en la superficie exterior es de 90°C, estimar las temperaturas entre las capas y calcular el calor perdido en KJ/h.m 2. Asumir, k (para el ladrillo refractario) = 4 KJ/m-h°C, k (para el ladrillo común) = 2.8 KJ/m-h-°C, k (para 85% magnesio) = 0.24 KJ/m-h°C, y k (para el acero) = 240 KJ/m-h°C. 8. Una pieza de metal de longitud l tiene una sección sección transversal de un sector circular de radio r y ángulo . Si sus dos lados finales son mantenidos a temperaturas t1 y t2 (t1 t2). Encontrar la expresión para el flujo de calor a través de la pieza de metal, asumiendo que la conductividad del material varia con la temperatura de acuerdo a la siguiente relación:
k k0 (1 t ) También asumir que:
t
0
y
t r
0y
las superficies exteriores de la plancha
excepto las superficies finales están completamente aisladas. ¿Cuál sería el rate de la transferencia de calor si l = 600 mm, r = 120 mm, = 60°, t1 = 125°C, t2 = 25°C y k 0 = 115 W/m°C y 10
4
?
9. a. Derivar una expresión para la perdida de calor por m 2 de área de la superficie para la pared de un horno , cuando la conductividad térmica varía con la temperatura de acuerdo a la siguiente relación: 2
k ( a bt ) W/m°C b. Encontrar la tasa de transferencia de calor a través de la pared si L = 0.2 m, t1 = 300°C, t2 = 30°C y a = 0.3 y b = 5 x 10 -6
