1 - UNAM

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SAN VICENTE & Asocs.
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INGENIERÍA Y EQUIPOS
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OCT. 2006
TRANSFERENCIA DE CALOR
PROBLEMAS. (c-2)
1.- Escriba las definiciones y las unidades de cada término de la
ecuación de Fourier. Anote las unidades para el Sistema SI y para el
Americano
Q
A
= q = −k t (t 2 − t1 ) Ecuación de Fourier (Conducción)
L
θ
Q
= ........................................................
θ
= ........................................................
q
= .............. .............. .............. ...............
kt
= .............. .............. .............. ..............
t1, t2 = .............. .............. .............. ..............
A
= ............. .............. .............. ..............
L
= ............. .............. .............. ..............
2.- Calcular la resistencia térmica de una chapa de cobre de 15 cm2 de
área y 2 cm de espesor. Conductividad térmica (kt) del Cu igual a
401 W/m K
La resistencia térmica se define como L / A kt . En donde L es la
dimensión del conductor considerada paralela al flujo del calor, A el area del
conductor tomada perpendicularmente al flujo de la energía calórica.
3.- Dos barras metálicas, cada una de longitud 5 cm y sección
transversal rectangular de lados 2 y 3 cm, están encajadas entre dos paredes
una a 100 ºC y otra a 0 ºC. Las barras son de Pb y Ag.
Determinar: a) La corriente térmica total a través de las barras y
b) La temperatura en la interfase Pb / Ag.
Datos:
k(Pb) = 353 W/m K; k(Ag) = 430 W/m K
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4.- Las barras metálicas del problema anterior se disponen ahora según la
figura mostrada en seguida.
Determinar: a) La corriente térmica en cada barra;
b) La corriente térmica total y
c) La resistencia térmica equivalente para cada
barra y para el sistema de las dos barras.
5.- Una barra de Cu (k = 401 W/ m K) de 2 m de longitud posee una sección
transversal circular de 1 cm de radio. Uno de sus extremos se mantiene a
100 ºC y el otro a 0 ºC y se aísla de forma que las pérdidas de calor sean
despreciables.
Calcular: a) Resistencia térmica de la barra;
b) La corriente térmica;
c) El gradiente de temperatura ∆t/∆L y
d) Temperatura a 25 cm del extremo caliente.
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6.- Dos cubos metálicos de aristas 3 cm, uno de Cu (k = 401 W/ m K) y otro
de Al (k = 237 W/ m K) se disponen como se muestra en la
figura siguiente.
Determinar: a) Resistencia térmica en cada cubo;
b) Resistencia térmica del sistema de los dos cubos;
c) La corriente térmica que generan y,
d) La temperatura en la interfase.
7.- Los cubos del problema anterior se disponen en paralelo como se indica
en la figura siguiente.
Determinar: a) La corriente térmica transmitida por cada cubo
b) La corriente térmica total y,
c) La resistencia térmica equivalente.
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8.- Calcular la pérdida neta de energía radiante de una persona
desnuda en una habitación a 20 ºC, suponiendo que la persona se comporta
como un cuerpo negro. El área del cuerpo es igual a 1.4 m2 y la temperatura
de su superficie es de 33 ºC.
8 A.- Cual e la ecuación para la perdida de calor por radiación?
9.- Los cables de calefacción de una estufa eléctrica de 1kW se
encuentran al rojo a una temperatura de 900 K. Suponiendo que el 100% del
calor emitido es debido a la radiación y que los cables actúan como
radiadores ideales. ¿Cuál es el área efectiva de la superficie
radiante? Suponga la temperatura de todo el medio ambiente 20 ºC.
H. San Vicente. Última rev. Oct./06