Transferencia de calor

EN CONSTRUCCIÓN

En esta página hay problemas selectos de Transferencia de Calor para energía renovable. Las soluciones a los ejercicios son estimaciones gruesas, es decir "cálculos de servilleta" (literalmente); pero pueden ser buen complemento a los cursos. Esperamos que sean de utilidad.

1. CONCEPTOS BÁSICOS

1.1 La razón de flujo de calor a través de un material aislante de 3 cm de espesor y con una conductividad térmica de 0.1 W/mC es de 250 W/m^2. Si la temperatura de la superficie caliente es de 175 C, ¿cuál es la temperatura de la superficie fría?

1.2 Una hielera cúbica de 50 cm por cada lado, se aísla, con un material cuya conductividad térmica es k=0.03 W/mK. ¿Cuál debe ser el espesor mínimo de la capa de aislante si se quiere que la pérdida de calor sea menor que 200 W, cuando el interior está a 0 C y el exterior a 35 C?

1.3 Un flujo de calor uniforme a una razón de 500 W/m2 se aplica a la parte posterior de una placa. Este calor es removido en la parte frontal por un flujo de aire a 30 C. Si el coeficiente de transferencia de calor entre el aire y la superficie de la placa es h=20 W/m2C, ¿cuál es la temperatura de la superficie frontal?

1.4 Se tiene un chip cuadrado de 5 cm de ancho en cada lado, montado sobre un substrato de manera que sus costados y su parte posterior están bien aislados. La superficie frontal del chip se enfría mediante un flujo de aire a 15 C con coeficiente convectivo h= 200 W/m2K. Para que el chip funcione bien su temperatura no debe exceder los 85 C. ¿Cuál es la máxima potencia que puede tener ese chip?

1.5 Dos placas paralelas grandes, una a temperatura uniforme de 500 K y la otra a 1000 K, están separadas por un gas no participativo. Suponiendo que las placas sean emisores perfectos y que la convección es despreciable, determine la razón de flujo de calor entre ellas.





1.6 Una hoja muy delgada de metal está interpuesta entre dos placas paralelas grandes, una a 1000 K y otra a 400 K. Suponiendo que todas las superficies se comportan como cuerpos negros y que el transporte de calor es sólo por radiación, ¿cuál es la temperatura de la hoja de metal?

1.7 Una placa plana tiene una superficie aislada y la otra expuesta al sol. Esta última absorbe radiación a una razón de 800 W/m2 y la disipa por radiación y convección al ambiente, que se encuentra a 25 C. Si la emisividad de la placa es de 0.9 y la temperatura de la superficie está a 60 C, ¿cuál es el coeficiente de convección entre la superficie y el aire?