Problemas Energia II Semestre 2015

TALLER DE FENÓMENOS DE TRASPORTE I Transferencia de Calor Prof. Arlex Chaves 1. Electrically Heated Vessel Wall To prevent heat loss from a fluid-filled vessel, it is decided to attach an electrical heater to the outside of the wall, as shown in Fig. Passing a curre nt through the heater material yields a constant rate of heat generation, Hv. The bulk temperature and heat transfer coefficient are Ti and hi, respectively. The outside values are To and ho  , where To
2. Peltier Effect When a melt is an electrical conductor and its solid is a semiconductor (as is the case for silicon), passing a current from the solid to the melt releases heat at the interface, a phenomenon called the Peltier Effect. As shown in figure, suppose that layers of molten and solid silicon are confine between graphite plates separated by a distance L. Both phases occur because the melting temperature of silicon (Tm) is between the temperatures of the plate (T 1
a.

If there is no electrical current, calculate T(z) in both silicon silicon phases and find the height h of the melt-solid interface. The termal conductivities of the melt and solid are Km  and Ks, respectively, and Km ≠ Ks . The heat of the fusion is ƛ. b. With an electrical current present, the rate of energy release at the interface is given by

Hs = βiz Where β is the peltier coefficient (volts) and i z is the current density in the z direction (A/m2). Again determine T(z) and h.

3. Determinar la expresión para el flujo de calor a través de la siguiente pared compuesta en serie y en paralelo, usando resistencias equivalentes para resolverlo.

4. Determinar el modelo matemático para el siguiente sistema : a) Calentamiento de un cuerpo cuando las condiciones de resistencia superficial son despreciables Cuando la resistencia superficial es relativamente pequeña en comparación con la resistencia total, es decir, cuando Bi >> 0.1, se encuentra una segunda clase de procesos de transferencia de energía dependientes del tiempo. Para dicho proceso, la temperatura de la superficie, Ts, es constante para todo tiempo, t > 0 y su valor es igual a la temperatura ambiente, T∞.

b) Asuma que se obtuvo el siguiente perfil de temperatura:

∞   )     4 ∑ −(     =1 (sin  ) 2

Donde

∝  , grafique el anterior perfil para tiempos diferentes.   (/2) 

5. Haga el ejercicio 10B.4 del libro Fenómenos de Transporte de Bird segunda e dición 6. Haga el ejercicio 10B.18 del libro Fenómenos de Transporte de Bird segunda edición.