Parcial1

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Montería, 24 de marzo de 2021 Parcial 1. Transferencia de Calor 
Nombre: _________________________________________ Cedula: _______________ Nota: __________ 
1. (30%) Por un tubo de pared delgada fluye vapor que mantiene la temperatura uniforme a 500 K. El 
tubo está cubierto por una capa aislante compuesta por dos materiales distintos A y B. Si ignoramos la 
resistencia de contacto entre las mismas y que la superficie exterior está expuesta a aire a �� = 300 � 
y ℎ = 25 �/�� · �. 
a. Dibuje el circuito térmico equivalente, especificando cada nodo de interés. 
b. Para los datos suministrados, ¿cuál es la pérdida de calor total del tubo? ¿Cuáles son las 
temperaturas superficiales en A y B? 
 
2. (30%) Se usa un tanque esférico con diámetro exterior de 500 mm y una temperatura de −10°�, para 
almacenar oxigeno líquido con punto de ebullición de 90K y calor de vaporización de 214 kJ/kg. El 
tanque está ubicado en un laboratorio donde la temperatura del aire y las paredes es de 25°C. Si la 
emisividad de la superficie es 0,20 y el coeficiente de transferencia de calor asociado con la convección 
libre en la superficie exterior del recipiente es ℎ = 10 �/�� · °�, ¿cuál es la tasa, en kg/s, a la que 
debe ventilarse el vapor de oxígeno del sistema para mantener las condiciones de estado estable? 
 
3. (30%) Una pared plana con un espesor de 50 mm y una conductividad térmica constante de 5 �/� ·
°� es sometida a conducción unidimensional en estado estable con generación de energía uniforme. 
Para estas condiciones, la distribución de temperatura tiene la forma �(�) = � + �� + ���. La 
superficie en � = 0 tiene una temperatura de �(0) = �� = 120 °� y experimenta convección con un 
fluido para el cual �� = 20 °� y ℎ = 500 �/�
� · °�. La superficie en � = � se encuentra bien 
aislada. 
a. Utilizando un balance de energía global calcule el valor de la generación volumétrica de calor �̇. 
b. Determine los coeficientes a, b y c aplicando las condiciones de frontera a la distribución de 
temperatura prescrita. Utilice los resultados para calcular y trazar la distribución de 
temperatura.? 
 
4. (Bonus – 20%) Una varilla de aluminio circular larga está unida en un extremo a una pared calentada y 
transfiere calor por convección a un fluido frío. 
a. Si el diámetro de la varilla se triplica, ¿cuánto cambiaría la tasa de calor? 
b. Si se usa una varilla de cobre del mismo diámetro en lugar del aluminio, ¿cuánto cambiaría la 
tasa de calor? 
EXITOS!