Fenomenos_de_Transporte

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Fenomenos de Transporte
Transferencia de Calor
Primer parical 16 de Octubre 2012 Name
Instrucciones Contesta y resuelve las siguientes preguntas y problemas. Examen a libro
y notas cerradas.
1. (1 punto) Describe dos mecanismos de transferencia de calor.
2. (1 punto) Escribe la ley de Fourier y la ley de enfriamiento de Newton, indicando
unidades.
3. (1 punto) Identifica los mecanismos de transferencia de calor relevantes que ocurren
en un colector solar plano con gradientes de temperatura respecto al sol, al medio
ambiente (donde circula una corriente de aire), y entre las cara expuesta al sol y la
interna.
4. (1 punto) ¿Cual es la utilidad de las supercies extendidas?. Menciona dos ejemplos.
5. (1 punto) ¿Que representa el numero de Biot? Para que valores es valido el metodo de
capacitancia.
6. (1 punto) Simplifica la ecuación general de conducción y escribe las condiciones frontera
para la transferencia de calor, en estado estacionario, sin generación, flujo de calor en
la dirección radial, que se lleva a cabo en una esfera hueca con radio interno  = 1 y
radio externo  = 2. La temperatura en el radio interno es de 500 C y la temperatura
en el radio externo es de 600 C.
7. (2 puntos) Calcula el flujo de calor () para el siguiente arreglo: Los coeficientes de
transferencia de calor por conducción en el interior y exterior de la casa son 52
y 20 2, respectivamente. Las conductividades son  = 1.4  y 
= 0.025 .
8. (2 Puntos) Una tubo de acero al carbon ( = 512,  = 541 ,  = 7832
3) de radio  = 005  y una longitud caracteristica ( = ) dada por 2,
se expone a un gas caliente ( = 100 2  = 002 ,  = 1030 ,
 = 13 3) que se encuentra a una temperatura de 1200 . El tubo de acero
inoxidable se encuentra inicialmente a 300 . Calcular el tiempo para alcanzar una
temperatura de 800  en el centro del tubo.
� Ec. general de conducción en diferentes coordenadas:


=


∇2 +
·


∇2 = 
2
2
+
2
2
+
2
2
rectangulares
∇2 = 1



µ



¶
+
1
2
2
2
+
2
2
cilindricas
∇2 = 1
2


µ
2


¶
+
1
2 sin 


µ
sin 


¶
+
1
2 sin 2
2
2
esfericas
� Mecanismos combinados
 =


  =
ln ()
2
  =
1

 =
∆P

X
 = 1 +2 + +
X
 =
1
1
1
+ 1
2
+ + 1

� Metodo de capacitancia


= − 

( − ∞)
 − ∞
 − ∞
= exp(− 

)
2