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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS ESCUELA ACADEMICA PROFECIONAL INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS

PRIMERA PRACTICA CALIFICADA:

INTEGRANTES:

- Gutierrez Tapayuri Mauro Jesus 13130176 - Soto Sanchez Astrid Sommer 13130110 - Alvarez Arroyo Jhonathan Emilio 13130035 - Ponce Gómez Alejandro Marcel 11130192 - Amaru Huamani Eddy Juan Carlos 12130141

PROBLEMAS: 3) Imagine una esfera de 1 cm de diámetro a una temperatura de 1000 K Y encerrada en otra esfera de 10 cm de diámetro a una temperatura de 400 K. Calcule el flujo neto de calor por radiación que va de la esfera pequeña a la grande. Supóngase que ambas esferas se comportan como cuerpos negros.

4) Un tubo desnudo que transporta, vapor húmedo a una presión absoluta de 10 bar se encuentra en una habitación cuya temperatura ambiente es de 20°C. Si el coeficiente de transferencia de calor entre el tubo y el ambiente es de 10 W/m2K, calcule las pérdidas de calor por metro de longitud. El diámetro exterior del tubo es igual a 10 cm.

22) Algunas secciones de una tubería que transporta combustóleo están soportadas por barras de acero (k = 61 W/m°C) de 0.005 m2 de sección transversal (Figura a continuación). En general, la distribución de temperatura a lo largo de las barras es de la forma:

T  x   100  150 x  10 x 2 donde T está en grados Celsius y x en metros. Calcule el calor que pierde la tubería a través de cada barra.

24) Se utiliza un termómetro de mercurio para medir la temperatura del aire en un recipiente metálico muy grande. Se registra una temperatura de 20°C (Figura a continuación). Se sabe que las paredes del recipiente se encuentran a 5°C, el coeficiente de transferencia de calor entre el termómetro y el aire es de 8.3 W/m2oC y la emisividad del termómetro es igual a 0.9. Calcule la temperatura efectiva del aire en el recipiente.

26) Un gabinete de aluminio anodizado se enfría mediante convección natural y radiación. El área de la superficie del gabinete mide 0.368 m2, la temperatura del aire y alrededores que lo rodean es de 25°C y el coeficiente de transferencia de calor por convección se estima en 6.8 W/m2K. La temperatura en la superficie del gabinete es igual a 125°C. a) Obtenga el flujo de calor disipado por el gabinete suponiendo que se comporta como cuerpo negro. b) Si el gabinete se enfría forzando aire con un coeficiente de transferencia de calor por convección igual a 150 W /m2K, calcule la temperatura de la superficie si la disipación de energía se mantiene constante. ¿Es importante la radiación en este último caso?

27) Un lado de una lámina muy delgada se expone al Sol y el otro está aislado térmicamente. La lámina absorbe la energía solar a razón de 500 W/m2. El aire ambiente que la rodea se encuentra a 27°C, mientras que la temperatura efectiva del firmamento es de 7 oc. El coeficiente de transferencia de calor por convección es igual a 20 W/m2°C, y la emisividad de la superficie expuesta al Sol es de 0.9. Calcule la temperatura de equilibrio de la lámina.

29) Imagine la pared de un horno construida con ladrillo refractario (k = 1.2 W/mK) de 20 cm de espesor. La superficie exterior del horno se encuentra a 300°C y tiene una emisividad de 0.9. El coeficiente de transferencia de calor por convección natural es igual a 8 W/m2K. La temperatura del aire ambiente, así como la de los alrededores, es igual a 25°C. Calcule la temperatura de la superficie interior.

30) Ciertas pruebas experimentales en el álabe de una turbina de gas indican que éste toma 95 kW/m2 de calor cuando su superficie está a 800 °C, la temperatura del aire que 10 rodea es de 1150 °C y la velocidad es de 160 mis. La superficie del álabe se mantiene a temperatura constante durante los experimentos mediante enfriamiento interno. Calcule el flujo de calor que tomará al álabe si su temperatura se reduce a 700 °C, y no se alteran en 10 absoluto las condiciones del aire que se hace pasar a través de él. Supóngase que las propiedades del aire también permanecen constantes.

31) Una barra cilíndrica de 3 cm de diámetro contiene un calentador eléctrico de resistencia. Al pasar agua sobre el calentador a una temperatura de 25°C Y una velocidad de 1 m/s, disipa 6.3 kW/m. En estas condiciones la temperatura en su superficie es de 90°C. Cuando se hace circular aire a una temperatura de 25°C Y una velocidad de 10 m/s, el calentador sólo disipa 570 W/m. Calcule y compare los coeficientes de transferencia de calor en ambas situaciones.

32) Se desea enfriar el agua de refrigeración de un motor de combustión interna de 150 kW de potencia al freno de 90 a 80°C en un radiador que está por evaluarse. El flujo de masa de agua que circula por el motor es de 3.6 kg/s. El radiador que se propone colocar al motor para enfriarlo tiene un área total de transferencia de calor igual a 0.8 m2. Puede suponerse que la temperatura promedio del aire ambiente que se haría circular con el abanico a través del radiador se encuentra a 40°C, y el calor específico del agua es de 4186 J/kg0c. Indique si es posible o no enfriar el agua del motor con el radiador propuesto.