408381441 kern tranferencia de calor PDF

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transferenca de calor en muros, hornos, cilindros, casa,...

Description

2.2 La pared de un horno consiste en una serie de 7 In de ladrillo refractario de caolín, 6 In de ladrillo de caolín aislante, y suficiente ladrillo de arcilla y refractaria para reducir las pérdidas de calor a 100 BTU/ (h) (ft²) cuando las temperaturas del interior y del exterior son de 1500 °F y 100 °F respectivamente. A) ¿Qué grosor de ladrillo de arcilla refractaria deberá usarse? si se deja una faja de aire de 1/8 In de grueso entre el ladrillo aislante y el ladrillo de arcilla refractaria sin que este afecte su soporte estructural, B) ¿Qué grosor de ladrillo aislante se requiere? A)

Ladrillo refractario de caolín=7∈¿ Ladrillo de caolín aislante=6∈¿

Formulas: Q=

t i −t o ΣR

Σ R=

t i−t o Q

Ra + Rb +R c = Rc =

t i−t o Q

t i −t o −(Ra + R b) Q

[

]

t i− t o Lc t i−t o = − ( R a + Rb ) K c − ( Ra + R b ) L c = Kc Q Q

Se calcula la temperatura promedio para poder realizar interpolación o extrapolación. ´T = 1,500 ° F+100 ° F =T´ =800 ° F 2

Para ladrillo refractario de caolín por interpolación se encuentra su conductividad térmica ( K a ) y su resistencia ( Ra ); (de tabla 2, Apéndice; pág. 903). y Btu x(°F) °F h ft 2 x− x0 ft y x = y 0+ (y −y ) x1 −x 0 1 0 x0 y0 392 0.050 1,200 yx yx x x1 y1 1,400 0.113

( )

y x =0.050

(

(

)

)

800 ° F−392 ° F Btu Btu + (0.113− 0.050) 1400 ° F−392 ° F 2°F 2°F h ft h ft ft ft

y x =0.0755

Btu Btu ∴ K a=0.0755 °F °F h ft 2 h ft 2 ft ft

1 ft 12∈¿ 7∈¿ Btu 0.0755 °F h ft 2 ft L Ra = a =¿ Ka Ra=7.7263

h ° F ft 2 Btu

Para ladrillo de caolín aislante por extrapolación se encuentra su conductividad térmica ( K b ) y su resistencia ( Rb ); (de tabla 2, Apéndice; pág. 903). y x(°F) x x0 x1

800 932 2,102

( ) Btu °F h ft 2 ft yx 0.15 0.26

y x = y 0+ yx y0 y1

(

)

x− x0 (y −y ) x1 −x 0 1 0

y x =0.1376

Btu Btu ∴ K b =0.1376 °F 2°F h ft 2 h ft ft ft

1 ft 12∈¿ 6∈¿ Btu 0.1376 °F h ft 2 ft Lb Rb = =¿ Kb Rb=3.6337

h ° F ft 2 Btu

Para ladrillo de arcilla refractaria por extrapolación para obtener se encuentra su conductividad térmica ( K c ) ( Lc ) y posteriormente hallar ( Rc ); (de tabla 2, Apéndice; pág. 903). y

( )

Btu x− x0 °F y x = y 0+ (y −y ) h ft 2 x1 −x 0 1 0 ft 800 yx yx x 1,472 0.62 x0 y0 x1 y1 2,012 0.63 Btu Btu 800 ° F−1,472 ° F y x =0.62 (0.63−0.62) + 2,012 ° F−1,472 ° F 2°F 2°F h ft h ft ft ft x(°F)

(

y x =0.6075

(

)

)

Btu Btu ∴ K c =0.6075 °F ° F h ft 2 h ft 2 ft ft

Haciendo aplicación de la ecuación: Lc =

[

t i −t o − ( Ra + Rb) K c Q

]

Lc =

[

( 1,500−100 )° F Btu h ° F ft 2 −( 7.7263 + 3.6337 ) ∗0.6075 Btu °F Btu h ft 2 100 2 ft h ft

]

12∈ ¿ ∴ Lc =19.2456∈¿ 1 ft Lc =1.6038 ft∗¿ 1 ft 12∈¿ h ° F ft 2 ∴ Rc =2.64 1.6038∈¿ Btu Btu 0.6075 °F h ft 2 ft L Rc = c =¿ Kc B)

Para conductividad térmica ( K c ) del aire y su resistencia ( Ra ); (de tabla 4, Apéndice; pág. 907) y x(°F) x0 x1 x

392 572 800

y x =0.0226

( ) Btu °F h ft 2 ft 0.0226 0.0265 yx

(

y x = y 0+

(

)

x− x0 (y −y ) x1 −x 0 1 0

y0 y1 yx

)

Btu Btu 800 ° F−392° F (0.0265−0.0226) + 572 ° F−392 ° F 2°F 2°F h ft h ft ft ft

y x =0.03144

Btu Btu ∴ K aire=0.03144 °F °F h ft 2 h ft 2 ft ft

1 ft 12∈¿ Btu 0.03144 °F h ft 2 ft Laire R aire= =¿ K aire

1 ∈¿ 8

Raire =0.3313

h° F ft 2 Btu

Entonces de la siguiente ecuación se tiene por analogía: Lb =

[

t i −t o − (Ra + R c + R aire ) K b Q

]

Lb =

[

( 1500 −100 ) ° F h° F ft 2 Btu − (7.7263 +2.64 + 0.3313 ) ∗0.1376 Btu Btu °F 100 2 h ft 2 ft h ft

12∈ ¿ ∴ Lb=5.4528∈¿ 1 ft Lb=0.4544 ft∗¿

]...