Problemas A Resolver2019 [PDF]

Zitiervorschau

Problemas a Resolver: 6.1 / 6.4 / 6.7 / 6.8 / 6.11 / 6.15 / 6.19 / 6.22 / 6.28 / 6.30 6.32 / 6.44 / 6.45 / 6.49 / 6.53 / 6.55 / 6.56 / 6. 59 / 6.61 / 6.78 6.1 En un tubo de 5.0mm de diámetro entra aceite de motor a 120 “C. La pared del tubo se mantiene a 50ºc y el número de Reynolds a la entrada es 1.000. Calcúlese el calor transferido, el coeficiente de transferencia de calor medio y la temperatura de salida del aceite para longitudes de tubo de 10, 20 y 50 cm. 6-4 En un conducto de 5x10 mm de sección transversal circula agua, siendo 20°C la media de la temperatura promedio. Si la temperatura de la pared del conducto tiene el valor constante de 60ºC y el flujo es laminar completamente desarrollado, calcúlese el calor transferido por unidad de longitud. 6.7 Por un tubo de 2.5cm de diámetro interior se fuerza la circulación de 1kg/s de agua. La temperatura de entrada del agua es 15ºC y la de salida 50°C. La temperatura de la pared del tubo es 14°C mayor que la temperatura del agua a lo largo de toda la longitud del tubo. ¿cual es la longitud del tubo? 6.8 En un tubo de 1.25cm de diámetro y 3 m de longitud entra aceite de motor a una temperatura de 38 “C. La temperatura de la pared del tubo se mantiene a 65ºC y la velocidad de la corriente es de 30m/s Estímese el calor total transferido al aceite y su temperatura de salida. 6.11 Por un tubo de 2.5cm de diámetro y 6 m de longitud circulan 0.7kg/s de agua a una temperatura media de 300 K. La caída de presión que se mide es de 2Kpa Se impone flujo de calor constante y la temperatura media en la pared es de 55ºC Estímese la temperatura de salida del agua. 6.15 Por un tubo de 2.5cm de diámetro y 6 m de longitud circulan 0.4kg/s de agua a una temperatura media de 10°C. La caída de presión que se mide es de 3Kpa Se impone flujo de calor constante y la temperatura media en la pared es de 50 “C. Estímese la temperatura de salida del agua. 6.19 Un conducto de aire acondicionado tiene una sección transversal de 45 por 90 cm. Por el conducto circula aire a una velocidad de 7.5m/s en unas condiciones de 1atm y 300 K. Calcúlese el coeficiente de transferencia de calor para este sistema y la caída de presión por unidad de longitud. 6.22 En un pequeño conducto cuya sección transversal es un triángulo equilátero de 3,0 mm de lado entra aire. La temperatura de entrada es 27ºC y la temperatura de salida es 77 “C. Si el flujo másico es 5x10^-5 kg/s y la longitud del tubo es 30 cm, calcúlese la temperatura necesaria en la pared para que se produzca la transferencia de calor. Calcúlese también la caída de presión. La presión es 1 atm. 6.28 En un tubo de 3 mm de diámetro entra agua a 21ºC y sale a 32°C. El flujo másico es tal que el número de Reynolds es 600. La longitud del tubo es de 10 cm y se mantiene a una temperatura constante de 60°C. Calcúlese el flujo másico de agua. 6.30 Un cilindro de 5 cm de diámetro se mantiene a 100°C y está situado en una corriente de nitrógeno a 2 atm y 10ºC. El nitrógeno circula transversalmente a un cilindro con una velocidad de 5m/s. Calcúlese el calor por unidad de longitud perdido por el cilindro.

6.32 Se sopla aire a 200kpa transversalmente a un cilindro de 20 cm de diámetro a una velocidad de 25m/s y una temperatura de 10°C. El cilindro se mantiene a una temperatura constante de 80°C. Calcúlese el calor transferido y la resistencia por unidad de longitud.

6.44 En el Ártico, una tubería lleva aceite caliente a 50 “C. Un fuerte viento ártico sopla sobre la tubería de 50 cm de diámetro a una velocidad de 13m/s y una temperatura de 35 “C. Estímese el calor perdido por unidad de longitud de tubería. 6.45 Se dispone de dos tubos, uno de 4,0 cm de diámetro y otro cuadrado de 4,0 cm de lado. Transversalmente a estos tubos se sopla aire a 1 atm y 27°C con una velocidad de 20m/s Calcúlese el calor transferido en cada caso si la temperatura de la pared del tubo se mantiene a 50°C. 6.49 Transversalmente a un conducto cuadrado de 4 cm de lado circula aire a una velocidad de 10m/s La temperatura de la superficie se mantiene a 85°C. Las condiciones de la corriente libre son 20°C y 0.6atm. Calcúlese el calor perdido por el cilindro por unidad de longitud. 6.53 Una esfera caliente de 3 cm de diámetro se mantiene a la temperatura constante de 90°C y está situada en una corriente de agua a 20 “C. La velocidad de la corriente de agua es 3.5m/s. Calcúlese el calor perdido por la esfera. 6.55 Sobre una placa plana se sopla aire a 3 atm a una velocidad de 100m/s La placa se mantiene a 200°C y la temperatura de la corriente libre es 30°C. Calcúlese el calor perdido por la placa,que es cuadrada de 1 m de lado. 6.56 Una corriente de aire a 3.5 Mpa y 38°C fluye transversalmente a un haz de tubos que consta de 400 tubos de 1.25cm de diámetro exterior, dispuestos al tresbolillo con 20 filas de altura; 𝑠𝑝 =3.75 centímetros y 𝑠𝑛 =2.5 cm. La velocidad de entrada de la corriente es 9m/s y las temperaturas de las paredes de los tubos se mantienen constantes a 20ºc mediante vapor que condensa en el interior de los tubos. La longitud de los tubos es 1.5m. Estímese la velocidad de salida del aire cuando sale del haz de tubos. 6.59 En el interior de un haz de tubos se utiliza vapor que condensa a 150ºc para calentar una corriente de CO, que entra a 3 atm, 35°C y 5m/s El haz de tubos consta de 100 tubos de 1.25cm de diámetro exterior en disposición cuadrada en línea con𝑠𝑛 = 𝑠𝑝 = 1,875 cm. Los tubos tienen una longitud de 60 cm. Suponiendo que la temperatura de la pared de los tubos se mantiene constante a 150ºc, calcúlese el calor total transferido al CO, y su temperatura de salida. 6.61 En un haz de tubos en línea que consta de cinco filas de 10 tubos cada una entra aire a 300 K y 1 atm. El diámetro de los tubos es 2.5cm y 𝑠𝑛 = 𝑠𝑝 = 5.0cm. La velocidad en la entrada es 10m/s y las temperaturas de las paredes de los tubos son de 350 K. Calcúlese la temperatura de salida del aire.

6.78 Un haz de tubos cuadrado consta de 144 tubos dispuestos en línea. Los tubos tienen un diámetro de 1.5cm y una longitud de 1.0m; la distancia entre centros es 2,0 cm. Si la temperatura de la superficie de los tubos se mantiene a 350 K y el aire entra al haz de tubos a 1 atm, 300 K y 𝑢∞ = 6m/s calcúlese el calor total perdido por los tubos.