Parcial 2

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Universidad Simón Bolívar 
Departamento de Termodinámica y 
Fenómenos de Transferencia 
Transferencia de Calor II para mecánicos (TF-2252) 
Prof., Joselin Moreno 
Nombre y Apellido: __________________________________________ Carnet:___________________ 
 
PRUEBA 1 / DIC`14-FEB`15 
 
PARTE I Marque con una X, la letra que completará correctamente la afirmación que se presentan en cada una de 
las opciones planteadas (0,5 puntos 
c
/u) 
 
I.1 Una placa plana de 𝑇𝑠 es 𝑐𝑡𝑡𝑒 y el fluido externo 
cumple que 𝑇∞ < 𝑇𝑠, para ello 𝑄𝑠𝑢𝑚 es: 
 I.2 Las propiedades en la mayoría de las correlaciones 
se evalúan a 𝑇𝑓 definida como: 
(a) Constante (b) Aumenta con 𝑥 (a) 𝑇𝑓 = 𝑇𝑠 (b) 𝑇𝑓 = 𝑇∞ 
(c) Disminuye con 𝑥 
 (d) Faltan datos (c) 𝑇𝑓 = 1
2
(𝑇𝑠 + 𝑇∞) (d) Depende del fluido 
 
I.3 En un banco de tubos el fluido externo con 
temperatura de entrada y salida de 𝑇𝑖 y 𝑇𝑜 tiene una 
capacidad de almacenamiento de calor igual a: 
 I.4 El número de Nusselt representa la relación entre 
las fuerzas convectivas con relación a las viscosas del 
fluido: 
(a) �̇�𝐶𝑝(𝑇𝑠 − 𝑇𝑖) (b) �̇�𝐶𝑝(𝑇𝑖 − 𝑇𝑜) (a) Cierto (b) Depende del régimen
* 
(c) �̇�𝐶𝑝(𝑇𝑠 − 𝑇𝑜) (d) �̇�𝐶𝑝[𝑇𝑠 − 1
2
(𝑇𝑖 − 𝑇𝑜)] (c) Depende del patrón
*
 (d) Falso 
 
I.5 La capa límite e hidrodinámica coinciden para 
Prandalt igual a: 
 I.6 Dentro de la subcapa viscosa el calor fluye 
principalmente por conducción: 
(a) 𝑃𝑟 = 0,7 (b) 𝑃𝑟 < 0,7 (a) Cierto (b) Depende del régimen
*
 
(c) 𝑃𝑟 > 70 (d) 𝑃𝑟 = 1 (c) Falso (d)Faltan datos 
 
I.7 La conducción térmica es despreciable en la 
subcapa turbulenta cuando: 
 I.8 El mecanismo de transferencia de calor en la 
interfase (fluido/sólido) es la 
 (a) 𝑃𝑟 = 1 (b) 𝑅𝑒 = 5 × 105 
 
(a) Convección (b) Conducción 
(c) 𝑃𝑟 > 0,6 (d) 𝑅𝑒 > 5 × 105 (c) Radiación (d) Mecanismo combinado 
 
I.9 En el convección forzada de flujo interno el 
Reynolds se determina con la velocidad: 
 
 I.10 En la región de flujo interno laminar 
completamente desarrollado, el 𝑁𝑢𝐷 es 
(a) Máxima (b) Mínima (a) 3,66 (b) 4,36 
(c) Local (d) Media (c) 𝑁𝑢𝐷 = 𝑓(𝑅𝑒, 𝑃𝑟) (d) Faltan datos 
 
* de flujo 
PARTE II Problemas 
II.1 Un conductor circular con los gases de escape de una caldera cruza verticalmente una habitación. Los humos 
tienen una temperatura de 350 ℃ y una velocidad de 1,5 𝑚 𝑠⁄ . Una pared de 2 𝑚 de ancho, con baja conductividad 
térmica (aislada) y negra a efectos de la tubería produce grietas por dilataciones en la pared anteriormente 
mencionada. Para subsanar este problema se debe mantener la pared a una temperatura no superior a 30 ℃ y se 
plantean dos soluciones posibles: 
(a) Aislar exteriormente la tubería con unja capa de aislante de conductividad 0,02 𝑊 𝑚 ∙ 𝐾⁄ negro en su cara 
exterior. Calcular el espesor de aislante necesario para mantener la pared a 30 ℃ [5 𝑝𝑡𝑠] 
 
(b) Se coloca una placa metálica (muy alta conductividad) a modo de pantalla de radiación tal como se muestra 
en la Figura 2. La cara enfrentada a la pared se puede considerar negra y la enfrentada a la tubería tiene su 
emisividad 𝜀. La pared desnuda de la tubería puede considerarse también negra. Determinar 𝜀 para que la pared 
se siga manteniendo a 30 ℃. [6 𝑝𝑡𝑠] 
 
El resto de la habitación puede suponerse un cuerpo negro a 20 ℃ y el aire se encuentra a la misma temperatura y 
una velocidad media de 0,2 𝑚 𝑠⁄ 
 
 
 
 
Figura 1 Figura 2 
 
 
II.2 Aire a presión atmosférica circula a través de un banco de tubos en línea, constituido por 25 hileras de tubos en 
la dirección del flujo y 30 tubos por hilera. Los tubos tienen un diámetro de 2 𝑐𝑚 y una longitud de 0,75 𝑚. La 
relación paso longitudinal/diámetro y paso transversal/diámetro es igual a 2. La temperatura y velocidad del aire 
antes de entrar en contacto con el banco de tubos son 45 ℃ y 5 𝑚/𝑠. Por los tubos circula internamente vapor de 
agua a 150 ℃ a una velocidad de 0,5 𝑚/𝑠. Si se supone que la caída de temperatura del aire es lineal, determine: 
(a) Coeficiente de película medio en el interior de los tubos [4 𝑝𝑡𝑠] 
(b) Coeficiente de película medio en el exterior de los tubos [3 𝑝𝑡𝑠] 
(c) Perfil de temperatura en la superficie de los tubos en función del número de hileras [4 𝑝𝑡𝑠] 
(d) Calor total transferido total [2 𝑝𝑡𝑠] 
(e) Repita el procedimiento para configuración cruzada [6 𝑝𝑡𝑠]