bases para el diseño de intercambiadores de calorDescripción completa
Examen de admsion para la universidad de antioquia al periodo 1 del 2012, que lo aprovechenDescripción completa
GUIA DE BIOLOGIA PARA SECUNDARIA
Examen tipo
AP/AM/N................................................................................................ UNIVERSIDAD CATOLICA SANTA MARIA PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA, MECANICA ELECTRICA Y MECATRONICA PRIMER EXAMEN DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA 2012-04-20 Tiempo: 1 hora 20 min 0-17 Ptos. +3 Ptos. Investigación NOTA: En este lado indique sus respuestas en la parte posterior haga un resumen del cálculo para cada problema. Cada pregunta 4 Ptos excepto la primera.
La base de un circuito electrónico es 4cmx4cm,la cual no es suficiente para disipar 8 watts necesarios.se necesarios.s e plantea adicionar aletas de cobre de 0.25 cm de diámetro .La placa base no debe sobrepasar de 100 °C en un ambiente de 25°C.Estime un coeficiente convectivo de 10W / m2 K puede asumir asumir un ( KCu 395W / mK ). 1.
Determine el numero de aletas adecuado, determine el tamaño optimo. Si el tamaño propuesto es de 3cm ¿es adecuado? (5 Ptos).
SOLUCION:
# aletas
Abase 16cm 2
QTOTAL
Q POR ALETA
QTOTAL 8W 2
D ALETA 0.25x10 m Tb 100º C
Q POR ALETA ALETA Q ALETAMAX
Q POR ALETA ALETAhC AALETA Tb T D
T 25º C hC 10
LC L
W
m 2 K W K 395 mK # aletas ?
AC P
m
hC P KAC
2
D L 4 L D
LC 3 x102 m
L 3 x102 m
A ALETA DLC
0.25 x10 4 hC D
4
2
K
D
2
m 0.0306m
4hC KD
4 10
4
W m 2 K
W 2 395 0.25 x10 m mK
m 6.3645m 6.3645m 1 Considerando aletas de puntas aisladas: ALETA
Tanh Tanh mLC hC DALETA LC Tb T mL C W Q POR ALETA 0.9878 10 2 0.25x102 m 0.0306m 100 25 K m K
Q POR ALETA
Q POR ALETA 0.1780W
# aletas
8W 0.1780W
44.9312 45aletas
2 D ALETA 2 Area cubierta # aletas 2.21cm 4 2 Area permitida permitida 16cm
2.21cm2 16cm2 ¡adecuado!
2. Una placa negra muy grande, tiene buen aislante en el otro lado (inferior).La superficie superior esta al aire libre, ambiente a 300K, con coeficiente convectivo de 10W/m2K.Determine la temperatura de la placa: a)En el día con sol con una radiación de 800W/m2, considere temperatura eficaz del cielo de 50K b)En la noche despejada despejada con con temperatura del del cielo de 50K. SOLUCION:
T 300 K hC 10 Talred
a)
W
0
Q RAD Q CONV Q RAD REBOTA QCOND
Q RAD hC A TS T A TS4 Ta4lr ed
2
m K 50 K
Q RAD A 80 0
hC TS T TS4 Ta4lre d
W W 4 4 8 T K x T K 1 0 3 0 0 1 5 . 6 7 1 0 5 0 S S m2 m2 K m2 K 4 W
TS 320. 20.3332K 47.18 7.183 32C b) 0
0
Q RAD QCONV Q RAD REBOTA QCOND
Q RAD REBOTA QCONV 0 A
T
4 S
T
4 S
Ta4lred hC A TS 0 T
Ta4lred hC TS T 0
(1) 5.67 x108
W 4 4 T K 5 0 1 0 S TS 300K 0 2 m2 K 4 m K W
TS 269.9327 K 3.2133C
Un alambre eléctrico eléctrico de 0.083 in de diámetro diámetro a 90ºF está cubierto por un aislamiento aislamiento de plástico de K=0.075BTU/h.ft.ºF K=0.075BTU/h.ft.ºF de 0.02in de espesor. El alambre está expuesto a un medio a 50ºF con un coeficiente combinado de transferencia de calor de convección y radiación de 2.5 BTU/h.ft2.ºF.Determine si el aislamiento aumenta o disminuye la transferencia de calor. Determine en qué condiciones se tendrá máxima transferencia de calor. 3.
SOLUCION:
D1 0.083in D2 0.083in 2(0.02in) 0.123in T1 90º F K 0.075
R K BTU
T
T 1
h. pie.º F
e 0.02in
ln( D2 / D1 )
1
2 KL
hC A
T 50º F hC 2.5
RC
BTU h. pie 2 .º F
L 1 ft RTOTAL RK RC RTOTAL
RTOTAL
ln( D2 / D1 ) 2 KL
1 D2
hC 2
2
L
ln(0.123 / 0.083) 1 BTU BTU 0.123in 2 (0.075 )1 ft 2.5 ( ).1 ft 2 2 h. ft.º F h. pie .º F 1 2 in
RTOTAL 13.2565
º Fh
BTU T T BTU 90 º F 5 0 º F Q 1 3.0174 º Fh RTOTAL h 13.2565 BTU Sin aislante
Q SA hA(T1 T ) 2.5
Q SA 2.1728
BTU 2
h. pie .º F
2
0.083in 1 ft 2
12in
(90 50)º F .1 ft
BTU h
Q SA Q RCRITICO
(AUMENTA LA TRANSFE TRANSFERENCIA RENCIA CON CON AISLANTE)
K h
0.075
2.5
Q
BTU
Q MAXIMO
hpie hpieº F 0.03 pie BTU
hpie2 º F
SE TENDRA TE NDRA Q MAXIMO
CUANDO CUANDO R2
RCRITICO
R2 RCRITICO
R
4. Una tubería conduce vapor de agua a 10 bar. El tubo es de cobre con espesor de 2 cm, diámetro interno de 7cm. Determinar el espesor de aislante de lana de vidrio para que la temperatura externa no sea mayor a 60°C en un ambiente de 25°C. SOLUCION:
