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PI 143 TRANSFERENCIA DE CALOR FIQT-UNIDEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA 10/07/20 20© 20 20 Neil Carrasco, Lima - Perú [email protected]ÁCTICA CALIFICADA N° 02Apellidos y Nombres: __________________________________________________________________________Código: _________________________...

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PI 143 TRANSFERENCIA DE CALOR DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA

FIQT-UNI 10/07/2020

PRÁCTICA CALIFICADA N° 02 Apellidos y Nombres: __________________________________________________________________________ Código: __________________________ Firma: __________________________ Nota: ______________________ Responda las siguientes preguntas: P01 (3 puntos).- Demuestre que: la conducción de calor transitoria y unidimensional, dentro de una esfera sólida, puede ser modelada con: 1 𝜕 2 𝜕𝑇 𝜕𝑇 (𝑟 𝑘 ) + 𝑒󰇗𝑔𝑒𝑛 = 𝜌𝑐 𝜕𝑡 𝜕𝑟 𝑟2 𝜕𝑟 Donde, 𝑇 es la temperatura en el instante de tiempo 𝑡 y en cualquier punto a distancia 𝑟 del centro de la esfera, 𝑘 es la conductividad térmica del sólido, 𝜌 su densidad y 𝑐 su capacidad calorífica, y 𝑒󰇗𝑔𝑒𝑛 es la tasa de generación de energía térmica por unidad de volumen en un cascarón esférico de radio 𝑟 y espesor 𝑑𝑟. Explique P02 (3 puntos).- Para el ejemplo anterior, escriba las ecuaciones de las condiciones iniciales y de frontera, suponiendo que: a) inicialmente la temperatura es uniforme en toda la esfera, y está rodeada de un fluido a 𝑇∞ con coeficiente convectivo ℎ. b) inicialmente la temperatura de la esfera varía linealmente con el radio, y está perfectamente aislada térmicamente, c) inicialmente la temperatura de la esfera es uniforme, y está sujeta a convección y radiación con un fluido a 𝑇∞, coeficiente convectivo ℎ y emisividad 𝜀. Explique P03 (5 puntos).- A través de un cable conductor eléctrico de sección transversal cilíndrica de radio 𝑟0 y longitud 𝐿, pasa una corriente eléctrica 𝐼 contra una resistencia 𝑅𝑒 . Suponiendo que el cable está recubierto por un material polimérico de conductividad 𝑘 y radio externo 𝑟1 , y que este está expuesto al aire atmosférico a temperatura 𝑇∞ y con un coeficiente convenctivo ℎ, calcule la máxima temperatura que alcanza el conductor. Explique P04 (3 puntos).- Demuestre que la resistencia térmica a la transferencia de calor por radiación entre un cuerpo a 𝑇𝑠 y alrededores a 𝑇𝑠𝑢𝑟𝑟, puede ser calculada con la ecuación: 𝑅𝑟𝑎𝑑 =

1 2 )(𝑇 + 𝑇 𝜀𝜎𝐴𝑠 (𝑇𝑠2 + 𝑇𝑠𝑢𝑟𝑟 𝑠 𝑠𝑢𝑟𝑟)

Y explique el significado de 𝜀, 𝜎 y 𝐴𝑠 . P05 (3 puntos).- a) Describa algún arreglo experimental para medir la resistencia térmica por contacto. b) Explique su funcionamiento. c) cómo se podría reducir la resistencia térmica por contacto. P06 (3 puntos).- Explique los criterios a tener en cuenta para seleccionar el mejor tipo de aleta en las aplicaciones de transferencia de calor.

Nota: subir —a Google Classroom—, la solución del examen, firmada y en formato pdf.

© 2020 Neil Carrasco, Lima - Perú

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