Parcial 4

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR 
DEPARTAMENTO DE TERMODINÁMICA 
TRANSFERENCIA DE CALOR I (TF-2251) 
Prof. Carlos Moreno (Sección 1) 
Prof. Mirleth Rodríguez (Sección 2) 
Nombre:_____________________ 
Carnet: _____________________ 
Sección :_____________________ 
PRIMER EXAMEN PARCIAL (30%) 
 
 
1.- (20 pts.) Una varilla larga de 20mm de diámetro y una conductividad térmica de k=1,5 W/m K tiene una 
generación de energía térmica uniforme de 110x10
6 
W/m
3
. La varilla se cubre con una manga aislante eléctrica 
de 2mm de espesor y k=0,5 W/m K. Una estrella con 12 rayos y dimensiones mostrada en la figura 1 tiene una 
conductividad térmica de k=175W/m K, y se usa para sostener la varilla y mantener concentricidad en un tubo 
de 80mm de diámetro. Aire a la misma temperatura de la superficie del tubo Ts= T =25°C pasa sobre la 
superficie de la estrella con un coeficiente de convección 20 W/m
2
K. 
Determine las temperaturas: en el centro de la varilla, en la superficie externa de la varilla, en la superficie 
externa de la manga aislante y en la base de las aletas. 
 
 
Figura 1. 
 
2.- (10 pts.) Considere la conducción unidimensional en una pared plana compuesta de tres materiales(A, B, 
C). Las superficies externas se exponen a un fluido (25°C, 1000 W/m
2
K). Sólo la pared intermedia B 
experimenta generación de calor qB uniforme (figura 2). Las temperaturas en las interfases son T1=261°C y 
T2=211°C. Suponiendo resistencia de contacto insignificante, determine qB y kB. 
 
 
Figura 2 
P1 P2 TOTAL 
 
I~( 6:xtlmdW ryevúJ) (m pb) . 'S~ CD
~rt>M~ Je CcJóJ l ()P;¡2S~
rj)Q~
(\ -:,
\ o:: )O:x:to 1/).
f1 z l~x~YY)
~'
\'.:l ~ )~)llO VY)
Ir ' 13-(" .Q3xiC?'m
JJf;; )fJ..
.Kf~ l:f5 wl vn IZ
ic= l.fxm'bm.
~fl.Q..tor'Q de cNcRJ
~\
.«:
~ ~ ),( U.J/m \( (oJOAillo.)
~1:: 0/5 wlvYlK (~aVlSlA-)
'\5;-\(X) -: 25t
\'\, t: o2Dw Irr?· K
4) If l' 'J::)q,,-= \t¿~xlO tU Yl'\
0~ p1 J-e-
-r(f:: Ó):2 ?
'-\ ef-: fo') ::7
~L(:: (\) ::?
'\ 0,\((~fG!)= .
yY); vYla1't~4 Ú<o ~k
e: -e"k llevo
\]; v~llq.
r¡(~ zz 011\ (f"¡f,,\ =- JYl (J:rII2-) _ .3,1 w:).1 J¡ ID'j \L/W
'2 ¡t'K~L 2.1f C{~':lLV~ le'-) Q ~ -
.---------------------------------
tíC~f ' ~ (l)~= h I\s~llb _I~) ~ /¡(1~2 \
h~ ~~
A.s~; ~b ~ IdJf.l" 2n'f),- I;(*t-~ '" 2lf'(rlxió~.n) (,,,,) - \d-l'{y,1ó~)Clml
\i.s~O ó',1í' ll' 1 '1x /0< ryl'L 1
q-6~. \ = B;501~lIW
1
Y-Jw 1
r - <:2OcD!I~' 5,6'81'-1 110
2
~
CVC«-fu b Q~-k'()
~rz: YIf t\f h (lb .:\<>0) ~io e; p<i de ~,,~ J( ¿~~
1~;C3.e l1 Q1ek-')
h 1-{Qb -
-t)( I - Q I 1) Q, -+~~A~7 rJf -1 q
-;) ~Qt.ft. ; ¡jr ()~~~h líb-T"" ~
~~, \ -
~nf~~
Ar -=. 0>" L€ -e, C;z (Jrn') -t .2 (4XIO~'Y)~ (02Z,XIO"'", ') "-
~> c~~lg xib~'2l
, v'W -= -kh CmLh
m1f
~"O- Cf¡ il3x 10'2. \L/u)
~ .• 1L VY\1~ l{)/ iD?>VYl "" '-1x 10?>\"{l1.1
'm::: 1,:R'-I'j ()~ '-~/)c¡},
-r; I-----1 - en
---o rKtot
C¡. -::..TI ~Tea
(Gt-é>t
. 1;' ~ <i-12roí -tTCV
: '1,= ~q/~S~ 1
.~~ ~-r;- ~~t~~. ~ 51P/~·C ~
:l&/~
~bev pcwJ ~U><l,Jw. lcL ~ p~ ~ Vi ~ úZI1dv· /IJL
~w 'o: ~ de ~ CM ~ :J rIR f;Ia{.}<v
e« J Ul-{lk;.
K f1:: .f25(i) j,r() ~
Kc.- ~ 50 LO 1m \L
¿Pt:: 3Dxlñ~rn
J -~~~: 8Dkto m
J -)
P\.(;:: ~D J?l{) rY)
11-:~ceA oe
'IQ; r2¡/1 °e
CU}
9-J)
!.-. i-\ 1-. . \
ck 8V por ~ dº --:kv~
01, ~ de-(Gej ~ .-bvwu
ptl.uV ~cliCM){LV d-t borJ¿ tiM¡J4tk
Cotw el dae . W!-v ~ ~
_~l{ (I-{ \ -< ~-\, ~ -1- \, -,í~
;2Ks J.l ) Di LB éL
j)lop1J~áo
!\\?)z (~\~_ gL~. ~Ú~::03~í?S1)'1W/'/2yo::q/nU)lrili).:¿(3x/~)
-r:; _1;).., (.,2 01 °C - 02 I1De')
~= .)5',351 W)m Qc.