Eg032 conduccion resistencias en serie pared cilindrica

Eg032 conduccion resistencias en serie pared cilindrica

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  ENUNCIADO Mecanismos de Transferenciade Calor: Conducción Resistencias en serie – pared cilíndrica Ejercicio guiado
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  Enunciado Por el interiorde un tubo de acero inoxidable (kacero = 14,4 W/m·K) de rint = 18 mm y rext = 20 mm circula un fluido a la temperatura de 6ºC con un coeficiente de convección de 400 W/m2·K. El tubo está rodeado por aire, el cual se encuentra a 23ºC cuyo coeficiente de convección es de hext = 10 W/m2·K. a) Calcular la transferencia de calor por unidad de longitud b) Si en el exterior del tubo se coloca un aislante de 10 mm de espesor (kaislante = 0,05 W/m·K) calcular la transferencia de calor por unidad de longitud
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  1. planteamiento Dibuja el esquemadel problema Acero inoxidable aire Sin el aislante, el circuito térmico equivalente quedaría con tres resistencias térmicas en serie: 2 de convección y 1 de conducción fluido aislante 2. Con el aislante, el circuito térmico equivalente quedaría con cuatro resistencias térmicas en serie: 2 de convección y 2 de conducción 10 3. Introduce las condiciones de contorno y las propiedades de los materiales y fluido Dibuja el esquema del resistencias térmicas
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  planteamiento 4. Define las hipótesis 1. Condicionesde operación estacionarias 2. La transferencia de calor es radial unidireccional 3. Las propiedades térmicas se mantienen constantes 4. La transferencia de calor por radiación es despreciable. 5. 5. La resistencia de contacto entre el tubo y el aislante es despreciable Calor que atraviesa el sistema. Cabe recordar que el que atraviesa cada Identifica las cuestiones: ¿qué es lo capa, el que entra a través de la que se pide? superficie interior y el que sale a través de la exterior es el mismo.
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  resolución Sin aislante 6. Plantea laformulación del esquema de resistencias del circuito equivalente ln rext / rint 2 kL R Rtotal Rconv _ int 7. Rcond _ acero Rconv _ ext 1 2 rint hint ln rext / rint 2 k aceroL 1 2 rexthext Calcula las resistencias térmicas Rtotal Rconv _ int Rcond _ acero Rconv _ ext Rtotal 1 2 (0,018m) L 400 W/m2 K 1 2 rint hint ln rext / rint 2 kaceroL ln 20 / 18 2 (14,4 W/m·K ) L Se trata de un conducto tubular, así que la ecuación de la resistencia térmica de conducción es la que se muestra. El área es la superficie de un cilindro 1 2 rexthext 1 2 (0,02m) L 10 W/m2·K 0,819 m·K/W
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  resolución Sin aislante 8. Aplica losvalores numéricos conocidos Entonces, la razón de la transferencia de calor:  Q Text Tint Rtotal [23 6] C 0,819 C/W 20,75 W/m Dado que en este caso tenemos las temperaturas de los extremos, y no nos es necesario calcular las intermedias, usaremos la resistencia térmica total
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  resolución Con aislante 9. Rtotal Plantea laformulación del esquema de resistencias del circuito equivalente Rconv _ int Rcond _ acero Rcond _ aislante Rconv _ ext 10. Calcula las resistencias térmicas Donde Rconv _ int Rcond _ acero tienen los mismos valores. La resistencia térmica del aislante es: ln rext / rint ln 30 / 20 Raislante 1,29 m·K/W 2 k asilante L 2 (0,05 W/m· K ) L Como varía la geometría (al haber una capa más, el radio exterior varía), también lo hace la convección externa Rconv _ ext 1 2 rexthext 1 2 (0,03 m) L 10 W/m 2 ·K 0,53 m·K/W
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  resolución Con aislante 11. Aplicalos valores numéricos conocidos Resistencia térmica total: Rtotal 1,844 m·K/W Y la transferencia de calor para el apartado b:  Q Text Tint Rtotal [23 6] C 1,844 C/W 9,217 W/m
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  gracias • Gracias www.mondragon.edu/muplus