• Author / Uploaded
• Jorge Olortegui-Yume

Citation preview

Transferencia de Calor – V Ciclo Escuela de Ingeniería Mecánica- Eléctrica __________________________________________________________________________________________________ EXAMEN PARCIAL 1. (4 ptos) Responda a las siguientes cuestiones a) Explique en sus propias palabras la transferencia de calor por convección natural b) ¿Qué condiciones deben cumplirse para usar el concepto de resistencia térmica? c) En sus propias palabras, explique el concepto de eficiencia de las aletas d) La emisividad de una superficie es …. 2. (4 ptos) Una tubería no aislada de vapor pasa a través de un cuarto grande en donde el aire y las paredes están a 25oC. El diámetro exterior de la tubería es de 70 mm, la temperatura de su superficie y su emisividad son 200 oC y 0.8 respectivamente. Si el coeficiente de transferencia de calor por convección libre de la superficie del tubo al aire es 15 W/(m2.K), determinar: a) La rapidez de transferencia de calor total por unidad de longitud de la tubería b) El calor perdido por la tubería en 5 m de longitud. 3. (4 ptos) Considere una pared compuesta que incluye un revestimiento de madera (wood siding) de 8 mm de espesor, postes (studs) de 40 mm x 130 mm de madera con centros a 0.65m el uno del otro, aislamiento de fibra de vidrio (insulation), y una capa hecha de yeso (Wall board). Determine la resistencia térmica total para una pared hecha con esta pared compuesta de 2.5 m de alto y 6.5 m de ancho (10 postes de 2.5 m de alto cada uno)

4. (4 ptos) Un reactor experimental de agua en ebullición tiene forma esférica y opera con agua a 420 K. La coraza está hecha de acero al Níquel (k = 21 W/(m.K) y tiene un radio interior de 0.7 m con paredes de 7 cm de espesor. El reactor está rodeado por una capa de concreto de 20 cm de espesor. El coeficiente exterior de transferencia de calor es de 8 W/(m2.K) y la temperatura ambiente es de 300 K . La resistencia por convección al flujo de calor del agua a la coraza de acero puede despreciar lo que hace que la temperatura del agua se pueda tomar como la temperatura de la superficie interna de la coraza. ¿Cuáles son las temperaturas de las superficies interna y externa del concreto? ¿Qué fracción de la potencia generada se pierde a través de la coraza si el reactor opera a un nivel de potencia de 30 kW? 5. (4 ptos) Una parrilla consiste de una base con una tapa con bisagra. La tapa se abre levantando una variila metálica (Acero al carbono cromado - k = 24.8 BTU/(hr.pie.R) ) empernada a la misma. Durante su uso, la superficie de la tapa alcanza una temperatura uniforme de 200oF. En ese instante la varilla llega a estar muy caliente para sostenerla y levantar la tapa. El aire se encuentra a 70oF y el coeficiente de transferencia de calor por convección entre la varilla y el aire es h = 1 BTU/(hr.pie2.R). La varilla tiene un diámetro de 5/16 pulgada y una longitud de 4 ½ pulgadas. Determinar: a) La distribución de temperatura T(x) , x en pie (12 pulg. = 1 pie) y T en oF b) Rapidez de transferencia de calor (𝑄̇𝑎𝑙𝑒𝑡𝑎 ) disipada por la varilla (aleta) en BTU /hr c) La eficiencia (𝜂 =

𝑄̇𝑎𝑙𝑒𝑡𝑎 ) 𝑄̇𝑚𝑎𝑥

y la efectividad (𝜀 =

𝑄̇𝑎𝑙𝑒𝑡𝑎 ) 𝑄̇sin 𝑎𝑙𝑒𝑡𝑎

__________________________________________________________________________________________________ Universidad Señor de Sipán Dr. Jorge A. Olórtegui Yume, Ph.D.