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Tres ejercicios resueltos sobre los mecanismos de transferencia de calor: convección, conducción y radiación, utilizando diferentes fórmulas y suposiciones. El primer ejercicio calcula el calor emitido desde un patio de secado para café por convección. El segundo ejercicio determina la cantidad de calor perdida en un día de invierno muy frío a través de una pared de ladrillos por conducción. El tercer ejercicio calcula el flujo calorífico neto de una varilla larga cilíndrica en un horno de vacío por radiación. Todos los ejercicios están basados en supuestos y ecuaciones específicas, y los resultados se presentan en diferentes unidades de medida.
Tipo: Ejercicios
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Ejercicio 2- Conducción
Calcula la cantidad de calor que se perdería en un día de invierno muy frio a través de
una pared de ladrillos de 6,2 m x 3,8 m y 32 cm de espesor. La temperatura del interior es de
26 °C y la temperatura en el exterior es de -18 °C, suponga que la conductividad térmica del
ladrillo es de 0.74 W/mk.
Suposiciones:
o Estado estacionario. (La T y la cantidad de calor son constantes en el tiempo).
o Pared de ladrillo es uniforme.
La transferencia de calor por conducción a través de la pared está dada por la
siguiente ecuación:
dQ
dt
kA
H
(ec .2)
Donde
dQ
dt
=derivada de calor con respecto altiempo
k =conductividad
A=area
Figura 2. Pared de ladrillos
H
=limites de T
L=espesor de la pared
Resolución:
dQ
dt
kA
H
(ec .2)
Determinamos A, que es el área de sección transversal:
A=(^ 3.8 m)^ ×(^ 6.2 m)=23.56 m
2
El intervalo de temperatura:
H
C
Con estos valores reemplazo en (1)
(0.74 w /mk)(23.56 m
2
)( 44 K )
(0.32 m)
=2397.23 w ≈ 2.4 Kw
Sol: Aproximadamente 2.4 Kw se están transfiriendo por la pared cada segundo. (Interiano,
Ejercicio 3- Radiación
Una varilla larga cilíndrica de 2 cm de diámetro y 1 m de largo, calentada mediante
electricidad, se instala en un horno de vacío. La superficie de la varilla tiene una emisividad
de 0,9 y se mantiene a 1000 K, mientras que las paredes internas del horno son negras y están
a 800 K. Calcular el flujo calorífico neto de la varilla emitido por radiación y el coeficiente de
transferencia de calor por radiación.
Figura 3. Esquema del ejercicio
Referencias
UNED, 2021: , (UNED, 2021),
(Interiano, 2020: , (Interiano, 2020),
Aeberhard, 2013: , (Aeberhard, 2013),
