PROBLEMARIO

TRANSFERENCIA DE

CALOR

1.-Suponiendo una placa de aislante en la pared anterior de hule duro con

un espesor de 12 cm.

Calcular el flujo de calor.

Hule Acero

10cm 12cm

5m

11m

T2=38°

T1=100°

C

O

B

R

E

P

U

R

O

1

2

10

12

x

x

cm

cm

1 2

24 21

1

222

2

4 2

379 /

10*102.63*10 /

379 /

0.151 /

12*100.794 /

0.151 /

2.63*10 0.794 0.794263 /

total

acero

x

acero

hule

x

hule

total

R R R

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

R m K W

2

2

2

2 2

100 38( )0.794263 /

78.05 /

( ) 5 *11 55

( ) 78.05 / (55 )

4292.75

T

total

total

total

QR

K KQ

m K W

Q W m

A area m m m

Q Q A W m m

Q W

2.-Calcule el flujo de calor de la siguiente pared de cobre puro:

2

2 2

2

374 /

8 *32 256

200 20(374 / )(256 10 )( )

4 10

4.308

T

X

Cobre

Q KA

K W mK

area cm cm cm

K KQ W mK x m

x m

Q MW

1. 2

2. 2

3. 2

32 cm

8 cm

4 cm

T2=20°

T1=200°

3,-Encontrar la transferencia de calor por m2 de la pared anterior. Si la pared

es de aluminio y tuviera dimensiones de 1.5 m de base y 4 m de altura.

Determine el flujo de calor total para lo mismo.

5 cm

T2=20°

T1=300°

1.5 m

4 m

min

2

2

2

228 /

1.5 *4 6

300 20(228 / )(6 )( )

5 10

7.66

T

X

alu io

Q KA

K W mK

area m m m

K KQ W mK m

x m

Q MW

4.-Encontrar la transferencia de calor en la siguiente pared:

T1=200°

T2=20°

26 cm 30 cm

12 cm

1%

23 21

1

1%

24 22

2

223

3

52 /

26*105*10 /

52 /

374 /

12*103.208*10 /

374 /

1.279 /

30*100.234 /

1.279 /

0.151 /

aceroCr

x

aceroCr

cobrepuro

x

cobrepuro

arcilla

x

arcilla

hule

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

K W

223

4

30*101.986 /

0.151 /

x

hule

mK

mR m K W

K W mK

2

3,4

3 4

1 2 3,4

2

2

(0.234)(1.986)0.209 /

0.234 1.986

5*10 3.208*10 0.209

0.2143

200 20( )0.2143 /

839.94 /

total

total

T

total

R m K W

R R R R

R

QR

K KQ

m K W

Q W m

5.-Una pared compuesta como se muestra en la siguiente figura mide 45 𝑐𝑚 𝑥

30 𝑐𝑚. Encuentre la transferencia de calor en Watts, si 𝑇1 = 400℃ y 𝑇2 = 13℃.

T2 =13°

T1 =400°

1

2

3

4

15

12

6

4

x

x

x

x

cm

cm

cm

cm

15cm 6cm

12cm 4cm

( 0.5%)

23 21

1

24 22

2

min

2

23

min

45 /

15*103.333*10 /

45 /

363 /

12*103.305*10 /

363 /

249 /

12*104.819

249 /

aceroalcarbon C

x

aceroalcarbon

cobrepuro

x

cobrepuro

alu io

x

alu io

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR

K W mK

4 2

10 ,302

24 23

4

*10 /

147 /

6*104.081*10 /

147 /

laton Cu n

x

hule

m K W

K W mK

mR m K W

K W mK

224

5

224

6

224

7

1.279 /

4*100.0312 /

1.279 /

0.151 /

4*100.264 /

0.151 /

0.21 /

4*100.1904 /

0.21 /

arcilla

x

arcilla

hule

x

hule

madera

x

madera

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

4

1 2 3

2

2

2

2

2

1.336*10 0.25 0.145

0.395 /

200 50( )0.395 /

13821.42 /

( ) 45*30 1350

( ) 13821.42(1350*10 ) 186.589

total

total

T

total

total

R R R R

R m K W

QR

K KQ

m K W

Q W m

A area cm

Q Q A KW

6.-Determina la cantidad de flujo de calor por m2 de la pared compuesta.

1

2

3

5

1

0.7

x

x

x

cm

cm

cm

T2 =50°

T1 =200° C

O

B

R

E

P

U

R

O

Lana de vidrio

FIBRA PLACA AISLANTE

24 21

1

224

2

224

3

374 /

5*101336*10 /

3741.279 /

0.040 /

1*100.25 /

0.040 /

0.048 /

0.7*100.145 /

0.048 /

cobrepuro

x

cobrepuro

lanadevidrio

x

lana

fibra

x

fibra

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

K W mK

mR m K W

K W mK

4

1 2 3

2

2

2

1.336*10 0.25 0.145

0.395 /

200 50( ) 379.746 /0.395 /

total

total

T

total

R R R R

R m K W

QR

K KQ W m

m K W

7.-Un tubo de 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 contiene en su interior vapor de agua a una temperatura de

100℃. Tiene una capa aislante de fibra de vidrio con un espesor de 15 𝑐𝑚. La

temperatura del aire es de 25℃. Encontrar el flujo de calor si los radios son:

𝑟1=125𝑥10−2 𝑚

𝑟2=203.2𝑥10−2𝑚

𝑟3=?

8.- Se tiene un tubo de acero al Cr al 1% el cual fluye vapor de agua en su

interior a 200°C. Dicho tubo tiene un diámetro exterior de 4 1/8´´ y 4 ´´ de

diámetro interior. La longitud de dicho tubo es de 2 m y este se encuentra

asilado con fibra placa aislante con un espesor de ½´´ .Determinar el flujo de

calor al exterior del tubo si se encuentra rodeado por aire a 25° C con h3=

5w/m2k. h1= 100 W/m2 K calor

T1

=200°C

T2

=25

ext.=4 1/8’’ R2= 2 1/16’’

int.=4’’ R1=2’’

t=espesor ½’’ Ra=2 1/6’’ + ½’’= 2 9/16’’

Kacero=52 W/m K

Kf ibra=0.048 W/ m K

R1=2’’=0.0508m

R2=2 1/16’’=0.05238m

Ra=2 9/16’’0.065m

200 25

0.5238 0.065ln( ) ln( )

1 10.0508 0.052382 (0.050)(2)(1000) 2 (52)(2) 2 (0.048)(2) 2 (0.065)(2)(5)

289.57

Q

Q W

9.- Un tubo de 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 𝐴𝑙 1% 𝐶𝑟 contiene en su interior vapor de agua a una

temperatura de 270℃. Tiene una capa aislante de fibra de vidrio con un

espesor de 3 𝑐𝑚. La temperatura del aire es de 25℃. Encontrar el flujo de

calor si los radios son:

𝑟1=278𝑝𝑢𝑙𝑔=7.30𝑥10−2𝑚

𝑟2=3 𝑝𝑢𝑙𝑔=7.62𝑥10−2𝑚

𝑟3 =?

10.- Un tubo de 𝑝𝑙𝑜𝑚𝑜 contiene en su interior vapor de agua a una

temperatura de 200℃. Tiene una capa aislante de fibra de vidrio con un

espesor de 15 𝑐𝑚. La temperatura del aire es de 25℃. Encontrar el flujo de

calor si los radios son:

𝑟1=478𝑝𝑢𝑙𝑔=12.3825𝑥10−2 𝑚

𝑟2=8 𝑝𝑢𝑙𝑔=20.32𝑥10−2 m

𝑟3=?