IQ46B - Operaciones de Transferencia I Agosto 05, 2009 Profesor: Tomás Vargas Auxiliar: Melanie Colet

Transcripción

1 IQ46B - Operacnes de ransferenca I gst 05, 009 Prfesr: ás Vargas uxlar: Melane let Prbleas esuelts N átedra): ransferenca de calr en pared plana y clíndrca POBLEM N El parabrsas de un autóvl se desepaña edante el pas de are calente a = 40 sbre su superfce nterna. El cefcente de cnveccón en esta superfce es = 0 / -. La teperatura del are exterr es nf = -0 y el cefcente de cnveccón es = 65 / -. ) alcular las teperaturas de las superfces nterna y externa del parabrsas de vdr s este tene 4 de espesr k vdr a 00) =.4 /-]). ) Dbuje ls perfles de teperatura en fra cualtatva) s el parabrsas: a) uvese dble vdr cn are en el espac ntered. b) uvese dble vdr cn agua en el espac ntered. c) uvese curvatura. SOLUIÓN POBLEM N : ) En un esuea general del sstea en estud tenes l sguente: = 40 w Dentr del autóvl autóvl w = -0 Para la transferenca de calr a nvel glbal se tene ue: 0, dnde la resstenca ttal se calcula c sgue: x k w

2 Entnces, k x w Lueg: nf )) 40 nsderand ue en las znas nterna y externa del parabrsas ay cnveccón: - Pared nterna w w ) w w Pared externa c w w ) w w 4.79

3 ) Veas ls perfles de teperatura para cada un de ls cass encnads. - as a): Dble vdr cn are = 40 Dentr del autóvl w autóvl w Pendente grande: IE ONDUE POO = -0 - as b): Dble vdr cn agua = 40 Dentr del autóvl w autóvl w = -0 Pendente peueña: GU ONDUE MÀS QUE IE - as c): Vdr cn curvatura Perfl lgarítc pr la ecuacón de transferenca = 40 Dentr del autóvl w w autóvl = -0

4 Prblea N gua calente a = 0 fluye en un tub de acer nxdable k = 5 /- ) cuy dáetr nterr es de.6 c y su espesr de 0. c. El tub debe cubrrse cn un aslaent adecuad de d ue la teperatura de la superfce exterr del aslaent n sbrepase ls 40 cuand la teperatura abente sea = 5. S ta ls cefcentes de transferenca de calr nterr y exterr del tub c = 70 / - y = 0 / -, respectvaente, deterne el espesr del aslaent de fbra de vdr k = 0.08 /- ) ue se necesta nstalar sbre el tub. SOLUIÓN POBLEM N : Un tub al nterr del ue fluye vapr de agua se debe cubrr cn el aslaent sufcente cn el fn de reducr la teperatura de la superfce expuesta. Debe deternarse el espesr del aslaent ue es necesar nstalar. Hpótess:. La transferenca de calr es estacnara, ya ue n ay ndcacón de algún cab cn el tep.. La transferenca de calr es undensnal, puest ue exste setría térca cn respect al eje central del tub y n ay varacón en la dreccón axal.. Las cnductvdades tércas sn cnstantes. 4. La resstenca térca pr cntact en la nterfase vapr-sóld es desprecable. Prpedades: Las cnductvdades tércas dadas sn k = 5 /-, para el tub de acer, y k = 0.08 /-, para el aslaent de fbra de vdr. nálss: La red de resstencas tércas para este prblea cprende cuatr resstencas en sere: resstenca cnvectva nterna, resstenca cnductva del tub, resstenca cnductva del aslaent, resstenca cnvectva externa. El rad nterr del tub es r = 0.8 c y el exterr r =.0 c. S r representa el rad exterr del aslaent, las áreas de las superfces expuestas a cnveccón, para una seccón del tub de larg L =, uedan representadas c sgue: r r L L Enseguda, se deternan cada una de las resstencas tércas: 70 / r 6.8 r cnv, 0.84 / ln r / r ) ln0.0/ 0.008) tub / k L 5 / 4

5 ln r / r ) ln r / 0.0) r aslaent 4.88 ln k L 0.08 / 0.0 / cnv, 0 / 6.8 r 5.6 r / Dad ue tdas las resstencas están en sere, se deterna ue la resstenca ttal es: ttal r ln ) r ) / Entnces, la velcdad estacnara de la pérdda de calr del vapr ueda expresada c: Q ttal 0 5 r ln r ) *) / Ya ue se especfca la teperatura de la superfce exterr del aslaent c 40, la velcdad de la pérdda de calr tabén se puede expresar c: Q 40 5) 884 r **) 5.6 r / l gualar *) y **) se btene ue r = Entnces el espesr ín reuerd del aslaent de fbra de vdr es: t r r t c 5