Problemas Holman Cengel

Algunos problemas Yunus Cengel y holman.

1. Universidad politécnica de chiapas
Ingeniería mecatrónica
9° “A”
Transferencia de calor

Catedratico:
Ing. Juan Carlos Dominguez Espinosa
Alumnos:
Pérez Calvo Erwin Ribiel
Martínez Pimentel Manuel Alejandro
Salazar Díaz Jaime Mauricio
Lescieur López Carlos Armando

Trabajo:
Problemario de primer corte


Tuxtla gutierrez, chiapas, a 03 de Junio del 2014.

2. Introducción
Como parte del curso de transferencia de calor el presnete trabajo contiene
algunos problemas relacionados a los temas vistos durante el primer corte,
algunos son del libro de “Transferencia de calor” de J.P. Holman y los demas son
del libro “Transferencia de calor y masa” de Yunus A. Ҫengel.

3. 1.17 Holman
Calcúlese la energía producida por un cuerpo negro a 1000ºC.
Datos:
�=1,000º�=1273.16 º??????
??????=5.669�10
−8
??????
�
2
�
4

Formula:
�
��??????�??????��
=????????????�
4

Despeje:
�
��??????�??????��
??????
=??????�
4

Sustitución:
�
��??????�??????��
??????
=(5.669�10
−8
??????
�
2
�
4
)∗1273.16 º??????
4

Resultado:
�
��??????�??????��
??????
=148,949.2769
??????
�
2

4. 1.19 Holman
Una esfera de 4 cm de diámetro se calienta hasta una temperatura de 150°C y se
coloca en una habitación muy grande que se encuentra a 20°C. Calcúlese la
pérdida de calor por radiación si la emisividad de la superficie de la esfera es de
0.65.
�����∶ ??????�������:
�=0.04 � �̇
�??????�
= ?????? ?????? ??????
�
(��
4
−�∞
4
) (??????)
��=150°�=423.15 ?????? ??????�=
??????�
2
4
(�
2
)
�∞=20°�= 293.15 K
??????=0.65
??????=5.67 �10
−8

??????
�
2
∗??????
4⁄
Solución:
??????�=
??????(0.04 �)
2
4
=1.2566 �10
−3
�
2

�̇
�??????�
=(0.65)(5.67 �10
−8

??????
�
2
∗??????
4⁄ )(1.2566 �10
−3
�
2
)(423.15
4
−293.15
4
)
�̇
�??????�
=1.1427 ??????

5. 1.23 Holman
Compárese el flujo de calor por convección natural desde una placa vertical con la
conducción pura a través de una capa de aire vertical de 2,5 cm de espesor y que
tiene la misma diferencia de temperatura T, - T,. Hágase uso de la información de
la Tabla 1.2.



Datos:
∆�=30°�
∆�=2.5��=0.025 �
Placa Aire
ℎ=4.5
�
�
2
.°�
�=0.026
�
�.°�

Tabla 1.2 Tabla 1.1
�
���??????
=ℎ??????∗∆�=(4.5)(0.3)
2
(30)=12.15 �
�
����
=̇
�??????∆�
∆�
=
(.026)(0.3)
2
(30)
(.025)
=2.808 �

6. 1.68 Ҫengel.
Se sopla aire caliente a 80°C sobre una superficie plana de 2 m x4 m que está a
30°C. Si el coeficiente promedio de transferencia de calor por convección es 55
W/m2 · °C, determine la razón de transferencia de calor del aire a la placa, en kW.

Datos:

T1= 80°C
T2=30°C
h= 55 W/m2 · °C
A=2x4=8m^2

�����.=ℎ??????(��−�∞) ??????
�����.=55
W
m2∗°C
∗8�
2
∗(80−30)°�=22000 ??????
�����.=22????????????

7. 1-70 Ҫengel.
La superficie exterior de una nave en el espacio tiene una emisividad de 0.8 y una
absortividad solar de 0.3. Si la radiación solar incide sobre la nave espacial a
razón de 950 W/m2, determine la temperatura superficial de esta última cuando la
radiación emitida es igual a la energía solar absorbida.

Datos:
Emisividad= 0.8
Absortividad=0.3
Qincidente= 950W/m^2
σ= 5.67 x10
-8
W/m2 · K4

Ilustración 1: ecuación 1-27 Ilustración 1.1: ecuación 1-26

Primero se obtiene la radiación absorbida por medio de la ecuación 1-27 lo cual se
muestra a continuación.

�������??????��=??????∗�??????��??????�����
�������??????��=0.3∗950
??????
�
2
=285
??????
�
2

Partiendo del enunciado que nos dice que la radiación emitida es igual a la
absorbida se puede decir que Qemitida=285W/m^2; de esto podemos sustituir en
la ecuación 1-26 y despejar Ts. Considerando un área de 1m^2 para el análisis.

��
4
=
�������??????��
??????????????????�

��=
√
285 ??????/�
2
0.8∗5.67
x10
−8
??????
�
2
∗??????
4
∗1�
2
4
=281.5418 ??????∗�
2
=8.3918°�∗�
2

8. 1.21 Holman
Considérese una pared que se calienta por convección por una cara y que se enfría también por
convección por la otra. Muéstrese que el flujo de calor a través de la pared es:
�=
�1−�2
1
ℎ1??????
+
∆�
????????????
+
1
ℎ2??????

Donde T1 y T2 son las temperaturas del fluido en cada una de las caras de la pared y h1 y h2 los
correspondientes coeficientes de transferencia de calor.
�����:
�
1,�
2,ℎ
1,ℎ
2∆�,??????,??????
Formula:
�=ℎ?????? (�
�−�
∞
)
�=????????????
∆�
∆�

�=
∆�
∑�
���

�����??????ó�
����� ��� � ��� ????????????����� ���??????�� � ��� �� �� �??????����� �� ������ �����??????����??????�,��í ��� �� �������� ��
���??????�����??????� �� �� �����.
�=ℎ?????? ∆�
�=
∆�
1
ℎ1??????
∴�1=
1
ℎ1??????

�=
∆�
1
ℎ2??????
∴�2=
1
ℎ2??????

�=????????????
∆�
∆�

�=
∆�
∆�
????????????
∴�3=
1
∆�
????????????

��� �� ����� �� � ��� �??????����� ���á:
�=
∆�
∑�
���

�=
∆�
1
ℎ1??????
+
1
ℎ2??????
+
∆�
????????????

9. Conclusión
Con los ejercicios realizados se pudo aplicar lo aprendido en clases durante el
primer corte del curso de transferencia de calor.