Cuestionario de transferencia de calor.

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Existen Supuestos 1 las condiciones de funcionamiento estable. Transferencia de calor 2 radiación es insignificante. Existe 3 punto No caliente en la resistencia.

Análisis El área total de transferencia de calor de la resistencia es

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1-95 Considere una persona parada en un cuarto a 18°C. Determine la razón total de transferencia de calor desde esta persona, si el área superficial expuesta y la temperatura de la piel de ella son 1.7 m2 y 32°C, respectivamente, y el coeficiente de transferencia de calor por convección es 5 W/m2 · °C. Tome la emisividad de la piel y la ropa como 0.9 y suponga que la temperatura de las superficies interiores del cuarto es igual a la temperatura del aire. Respuesta: 248 W

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1-33C ¿Cuál es mejor conductor del calor: el diamante o la plata?

El diamante es el mejor conductor

1-34C Defina la conductividad térmica y explique su significado en la transferencia de calor.

La conductividad térmica de un material es la tasa de transferencia de calor a través de una unidad de espesor del material por unidad de área y por unidad de diferencia de temperatura. La conductividad térmica de un material es una medida de la rapidez de calor se llevará a cabo en ese material.

1-35C ¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor? ¿Cómo se distinguen entre sí?

Los mecanismos de transferencia de calor son la conducción, convección y radiación. La conducción es la transferencia de energía desde las partículas más energéticas de una sustancia a los menos energéticos adyacentes como resultado de las interacciones entre las partículas. La convección es el modo de transferencia de energía entre una superficie sólida y el líquido o gas adyacente que está en movimiento, y se trata de los efectos combinados de conducción y movimiento fluido. La radiación es energía emitida por la materia en forma de ondas electromagnéticas (o fotones) como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas.

1-36C ¿Cuál es el mecanismo físico de conducción del calor en un sólido, un líquido y un gas?

En los sólidos, la conducción es debido a la combinación de las vibraciones de las moléculas en un enrejado y el transporte de energía por los electrones libres. En los gases y líquidos, que se debe a las colisiones de las moléculas durante su movimiento aleatorio.

3-61 Considere una pared de 5 m de alto, 8 m de largo y 0.22 m de espesor cuya sección transversal representativa se da en la figura. Las conductividades térmicas de los diversos materiales usados, en W/m · °C, son kA = kF = 2, kB = 8, kC = 20, kD = 15 y kE = 35. Las superficies izquierda y derecha de la pared se mantienen a las temperaturas uniformes de 300°C y 100°C, respectivamente. Si la transferencia de calor a través de la pared es unidimensional, determine a) la razón de la transferencia de calor a través de ella; b) la temperatura en el punto en el que se encuentran las secciones B, D y E, y c) la caída de temperatura a través de la sección F. Descarte cualesquiera resistencias por contacto entre las interfases.

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3-63 La ropa hecha de varias capas delgadas de tela con aire atrapado entre ellas, con frecuencia llamada ropa para esquiar, es de uso común en los climas fríos porque es ligera, elegante y un aislador térmico muy eficaz. De modo que no es sorprendente que esa ropa haya reemplazado en gran parte los antiguos abrigos gruesos y pesados.

Considere una chaqueta hecha de cinco capas de tela sintética (k = 0.13 W/m · °C) de 0.15 mm de espesor con un espacio lleno de aire (k = 0.026 W/m · °C) de 1.5 mm de espesor entre ellas. Si la temperatura de la superficie interior de la chaqueta es de 25°C y el área superficial es de 1.25 m2, determine la razón de la pérdida de calor a través de ella cuando la temperatura en el exterior es de 0°C y el coeficiente de transferencia de calor en la superficie exterior es de 25 W/m2 · °C. ¿Cuál sería su respuesta si la chaqueta estuviera hecha de una sola capa de tela sintética de 0.75 mm de espesor? ¿Cuál sería el espesor de una tela de lana (k = 0.035 W/m · °C) si la persona debe lograr el mismo nivel de comodidad térmica usando un grueso abrigo de lana en lugar de una chaqueta para esquiar de cinco capas?

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3-73 En un tubo de acero inoxidable (k _ 15 W/m · °C) cuyos diámetros interior y exterior son de 5 cm y 5.5 cm, respectivamente, fluye vapor de agua a 280°C. El tubo está cubierto con aislamiento de lana de vidrio (k _ 0.038 W/m · °C) de 3 cm de espesor. El calor se pierde hacia los alrededores que están a 5°C por convección natural y radiación, con un coeficiente combinado de transferencia de calor por convección natural y radiación de 22 W/m2 · °C. Si el coeficiente de transferencia de calor dentro del tubo es 80 W/m2 · °C, determine la razón de la pérdida de calor del vapor por unidad de longitud del tubo. Determine también las caídas de temperatura a través de la pared del tubo y de la capa de aislamiento.

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3-75 Una sección de 50 m de largo de un tubo que conduce vapor de agua cuyo diámetro exterior es de 10 cm pasa a través de un espacio abierto que está a 15°C. Se mide la temperatura promedio de la superficie exterior del tubo y resulta ser de 150°C. Si el coeficiente combinado de transferencia de calor sobre la superficie exterior del tubo es de 20 W/m2 · °C, determine a) la razón de la pérdida de calor a través del tubo, b) el costo anual de esta pérdida de energía si el vapor se genera en un hogar de gas natural que tiene una eficiencia de 75% y el precio de ese gas es de 0.52 dólar/therm (1 therm = 105 500 kJ), y c) el espesor del aislamiento de fibra de vidrio (k = 0.035 W/m · °C) necesario para ahorrar 90% del calor perdido. Suponga que la temperatura del tubo permanece constante a 150°C.

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3-88 Un alambre eléctrico de 2.2 mm de diámetro y 14 m de largo está firmemente envuelto con una cubierta de plástico de 1 mm de espesor cuya conductividad térmica es k = 0.15 W/m · °C. Las mediciones eléctricas indican que por el alambre pasa una corriente de 13 Ay se tiene una caída de voltaje de 8