UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS DE INGENIERIA P.A.: 2023-1 FECHA: 04-04-22 PRUEBA DE ENTRADA TRANSFERENCIA DE CALOR MN 310 A-B Indicaciones: Está permitido usar tablas y diagramas. Se prohíbe el uso de libros o solucionarios, así como de celulares y otros medios de comunicación durante la prueba. Las respuestas deben ser concisas y con letra legible, escribir con lapicero azul o negro. No se permite el intercambio de materiales de consulta. Duración: 30 minutos. i. Analisa e interpreta Conceptos de Termodinâmica 1. Con cual ley o leyes de la termodinámica se relaciona más la entropía (4 ptos.) a) Primera b) Segunda c) tercera d) segunda y tercera 2. Realice un balance energético en una válvula de expansión. (8 ptos.) 3. Realice un balance exergético en compresor de aire. (8 ptos.) Analiza e interpreta Conceptos de Mecánica de los fluidos 1. Grafique la capa limite sobre una placa plana horizontal muy larga (5ptos.) 2. Defina longitud critica. (5 ptos.) 3. Para calcular las pérdidas de presión de un fluido bifásico dentro de un tubo se puede usar la ecuación de Darcy, ¿explique por qué? (5 ptos.) 4. Se ha calculado la suma de los caudales de aire en un sistema de ventilación (Q) y las pérdidas de presión total (H), diga cómo se calcula la potencia hidráulica del ventilador que impulsa al aire. (5 ptos.) ii. iii Analiza y resuelve ecuaciones diferenciales 1. Exprese ∇𝑇 en coordenadas cartesianas (4 ptos.) 2. Sí 𝑇 = 𝑇(𝑥), se puede afirmar que T dT x dx , explique. (8 ptos.) 2 mu mu 3. Demostrar que la solución de 2 m2 * 0 es C1e C2 e en donde C1 y C 2 son u dos constantes de integración cuyos valores deben de determinarse a partir de las condiciones de frontera. (8 ptos.) iv Interpreta y resuelve modelos matemáticos 1. Escriba un modelo matemático simple, explique (4 ptos.) 2. Explique en qué consiste el problema del valor de frontera (8 ptos.) 3. Según el modelo de Fourier para una placa plana de espesor “e” y Área de conducción “A” en estado estable se sabe que: a) La tasa de transferencia de calor por convección es qk k * A * b) Que según la ley de Ohm para circuitos de corriente continua T x V i R elec Determine una expresión para calcular la resistencia térmica equivalente (8 ptos.) v Resuelve problemas numéricos de matemáticas, mecánica de los fluidos y termodinámica 1. Si es un campo escalar temperatura en un sistema unidireccional es T = a X2 + b X + C Determine la temperatura máxima (10 ptos.) 2. Sobre una placa plan larga fluye aire a 40 pies/s. Si la temperatura del aire está a 150 °F con pies 2 . ¿A qué distancia de la placa el flujo dejara de ser laminar? (5 ptos.) s 0.0002 3. A un intercambiador de calor simple ingresan 0.02 kg/s de vapor saturado de agua a 10 bar, siendo su salida como liquido saturado. Por otra entrada ingresa aire a 2 bar y 20 °C, tal que a su salida la temperatura es 50 °C. Calcule el flujo másico de aire, en kg/s. Aire: Cp = 1003.5 J/kg-K. Agua: a 1MP: hfg = 215.3 kJ/kg. (5 ptos.) El profesor JRC
