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• Cristian Pineda

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Taller de Transferencia de calor Transferencia de calor en estado transitorio. 1. En un proceso de endurecimiento de una barra cilíndrica de acero inoxidable 302 de 35 cm de diámetro sale de un horno a una temperatura uniforme de 1000°C. Entonces, el tubo se deja enfriar de manera paulatina en una cámara ambiente a 200°C, con un coeficiente promedio de transferencia de calor de W/ (m2 °C). Determine la temperatura en el centro de la barra 45 min después de iniciarse el proceso de enfriamiento. También, determine la transferencia de calor por unidad de longitud de la flecha durante este periodo. A. Mediante el diagrama de Heisler. B. Mediante la aplicación de las soluciones exactas. para la conducción transitoria unidimensional. Tome 4 términos de la serie para la solución. C. Mediante la solución aproximada a un solo término de la serie. Analice el número de Fourier, que sucedería si D. Comparare los resultados. ¿Qué puede concluir sobre la exactitud de los métodos? E. Que efecto tendría si se aumenta la difusividad térmica del material sobre la transferencia de calor del sólido. Justifique. Las propiedades del acero inoxidable 302 son a temperatura ambiente: k=13.4 W/ (m ºC),

8238 Kg/ m3 , Cp= 468 J/ (Kg ºC) , α=3.48 ×10-6 m/s2

2. Considere una esfera de 5 cm de diámetro, un cilindro de 5 cm de diámetro, 1 m de longitud, un prisma (longitud=4 Espesor=5, ancho=6) cm, sometidos a un proceso de templado, todos inicialmente a 600ºC y hechos de plata (k=429 W/ (m ºC), 10500 3 Kg/ m , Cp= 0.235 kJ/ (Kg ºC) ). A continuación estas 3 configuraciones se exponen al aire ambiente a 25 ºC sobre todas sus superficies con un coeficiente de transferencia de calor h=12 W/ (m2 °C). A. Determine el tiempo necesario para enfriar cada geometría desde 600 ºC hasta 40ºC y la cantidad total de calor transferida del solido al medio. Verifique si es o no aplicable el análisis de sistemas concentrado para cada geometría según las condiciones planteadas. Considere el prisma como una pared. B. Como afecta los la conductividad del material, y el coeficiente convectivo sobre la temperatura del sólido. Realice casos de estudios graficando temperatura del solido T(t) en función del tiempo, para diferentes valores del coeficiente convectivo y conductividad térmica. Analice los resultados