Problemas de Transferencia

Un elemento resistor en un tablero t ablero de circuito disipa 0.8 watts de potencia el resistor tiene 1.5 cm de largo y un diámetro de 0.4 cm. c m. Suponiendo que el calor se va a transferir uniformemente desde todas las superficies. a) Determinar la cantidad de calor que este resistor disipa durante un periodo de 24 hr. b) El flujo de calor.

h= 1.5 cm

Un tablero de circuitos de 15 cm x 10 cm aloja sobre su superficie 120 chips lógicos con poco espacio entre ellos, cada uno disipando 0.12 watts. Si la transferencia de calor desde la superficie posterior del tablero es despreciable, determinar. a) La cantidad de calor que este tablero disipa durante un periodo de 10 hrs en kwh. 2

b) El flujo de calor sobre la superficie de ese tablero en w/m . 15 cm

20 cm

Q

 o

Una esfera de cobre de 10 cm de diámetro se va calentar desde 100 C hasta una temperatura promedio o

de 150 C en 30 minutos, tomando la densidad y el c alor especifico del cobre en este rango de 3

o

temperatura como densidad a 8950 kg/m  y cp=0.395 kJ/kg C. a) Cantidad total de transferencia de calor a la bola de cobre. b) La razón promedio de transferencia de calor a la esfera. c)

El flujo promedio de calor.

T2= 150 T1= 100 Esfera cobre Q

Una manera de medir la conductividad térmica de un material es colocar como sándwich un calentador eléctrico de lámina térmica entre dos muestras rectangulares idénticas del mismo material y aislar los cuatro bordes exteriores, los termopares sujetos a la superficie interior y exterior de las muestras registran las temperaturas. Durante un ex perimento se usan dos muestras de 0.5 cm de espesor con un tamaño de 10x10 cm. Cuando se alcanza la operación de estado estacionario el calentador c onsume 15  o

watts de potencia eléctrica y se observa que la temperatura de cada una de las muestras cae 82 C en la  o

superficie interior a 74 C en el exterior. Determine la conductividad térmica del material.

Q Q

L

o

Una esfera de 10 cm de diámetro cuya superficie se mantiene a una temperatura de 80 C , está  o

suspendida en medio de un cuarto que e stá a 22 C. Si el coeficiente d transferencia de calor por 2o

convección es de 10 w/m C y la emisividad de la superficie de la esfera es de 0.8. a) La razón total de transferencia de calor. b) Determine la temperatura de superficie por radiación de la esfera cuando se encuentra a una  o

temperatura de intemperie de 38 C.

o

Aire= 20 C o

80 C 10 Q

2

Un calefactor eléctrico de atea superficial de 0.25 m  y una   de 0.75 está en un cuarto en donde el aire o

o

tiene una T=20 C y las paredes se encuentran a 10 C. Cuando el calefactor consume 500 w de potencia o

eléctrica su superficie tiene una temperatura estacionaria de 120 C. a) Determine la temperatura de la superficie del calefactor cuando consume 700w. Si la radiación es despreciable. b) Determinar la razón de pérdida de calor por radiación, cuando se encuentra e n el cuarto donde o

o

el aire tiene una T=20 C y una temperatura de superficie de 120 C.

Considere una pared de 5m de alto, 8m de largo y 0.22m de espesor cuya sección transversal representativa se da en la figura. Las conductividades térmicas de los diversos materiales usados, en o

w/m C, son kA= kF= 2, kB= 8, kC= 20, kD= 15 y kE= 35. Las superficies izquierda y derecha de la pared se o

o

mantienen a las temperaturas uniformes de 300 C y 100 C, respectivamente. Si la transferencia de calor respectivamente a través de la pared es indimensional, determine. a) La razón de la transferencia de calor a través de ella.

C A

6 cm

4 cm

F D

12 cm B

C 4 cm

E 8m

1 cm

5 cm

10 cm

6 cm

Se desea construir un almacén refrigerado con una capa interna de 20 m m de madera de pino con una capa intermedia de corcho prensado y una capa externa de 55 mm de concreto de la pared interna es de o

o

30 C y de la superficie exterior es de -18 C. Las conductividades promedio son para el pino 0.151 o

o

o

2

w/m C, para el corcho 0.0433 w/m C y el concreto 0.762 w/m C, el área superficial total es de 50 m , que espesor del corcho prensado se necesita para mantener la perdida de calor en 550 w.

20mm

¿?

52 mm

o

Dos tubos de hierro fundido k=52 w/m C de 3m de largo, 0.4 cm de espesor y 10 cm de diámetro que conduce vapor de agua están conectados entre sí por medio de dos bridas de 1 cm de espesor cuyo diámetro interior es de 20 cm. El vapor fluye en el interior del tubo a una temperatura promedio de o

20

200 C con un coeficiente de transferencia de calor de 180 w/m C. Si se descartan las bridas determinar la temperatura promedio de la superficie ext erna del tubo.

10 cm

4.2 3m

20 cm

r1= 4cm

K1= 47 w/moC

r2= 4.55 cm

K2= 0.5 w/m C

r3= 13.55cm

K3= 0.25 w/m C

r4= 17.55cm

T1= 250 C

o

o

o

T 2=70 oC