Ayudantia N10 y N11.pdf

1. Un largo tronco de madera cilíndrico (k =0.17 W/m · °C y α=1.28x10-7 m2/s) tiene 10 cm de diámetro y está inicialment

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1. Un largo tronco de madera cilíndrico (k =0.17 W/m · °C y α=1.28x10-7 m2/s) tiene 10 cm de diámetro y está inicialmente a una temperatura uniforme de 15°C. Este tronco se expone a gases calientes a 550°C en un hogar con un coeficiente de transferencia de calor de 13.6 W/m2 · °C sobre la superficie. Si la temperatura de ignición de la madera es de 420°C, determine cuánto tiempo pasará antes de que el tronco se encienda. 2. La temperatura del suelo en las capas superiores de la Tierra varía con los cambios en las condiciones atmosféricas. Antes de que entre un frente frío, un lugar en la Tierra está inicialmente a una temperatura uniforme de 10°C. Entonces, la zona es sometida a una temperatura de -10°C y a fuertes vientos que dieron como resultado un coeficiente de transferencia de calor por convección de 40 W/m2 · °C sobre la superficie de la Tierra, durante un periodo de 10 h. Si las propiedades del suelo en ese lugar son k = 0.9 W/m · °C y α = 1.6x10-5 m2/s, determine la temperatura del mismo a las distancias de 0, 10, 20 y 50 cm de la superficie, al final de este periodo de 10 h. 3. Considere el horno cúbico de 5 m x5 m x 5 m que se muestra en la figura, cuyas superficies se aproximan mucho a ser negras. La base, la parte superior y las superficies laterales del horno se mantienen a las temperaturas uniformes de 800 K, 1 500 K y 500 K, respectivamente. Determine a) la razón neta de la transferencia de calor por radiación entre la base y las superficies laterales, b) la razón neta de la transferencia de calor por radiación entre la base y la superficie superior y c) la razón neta de la transferencia de calor por radiación desde la base. 4. Considere un horno cilíndrico con r0=H=1 m, como se muestra en la figura. La superficie superior (superficie 1) y la base (superficie 2) del horno tienen 𝓔1=0.8 y 𝓔2=0.4, respectivamente, y se mantienen a las temperaturas uniformes T1= 700 K y T2= 500 K. La superficie lateral se aproxima mucho a un cuerpo negro y se mantiene a una temperatura T3= 400 K. Determine la razón neta de transferencia de calor por radiación en cada superficie durante la operación estacionaria y explique de qué manera se pueden mantener estas superficies a las temperaturas especificadas.