UNIDAD II PRÁCTICA.xlsx
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PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN TRADUCCIÓN DATOS FÓRMULAS ubería de acero = 2 in Aislante = 1.25 in Qr = k aislante = 0.0862 Kcal/hm°C R Asbesto = 2.5 in k asbesto = 0.0624 Kcal/hm°C T ambientes = 30 °C Qr = T vapor = 480 °C T superficie = 50 °C k acero = 40 Kcal/hm°C Longitud = 1m OBTENCIÓN DE DATOS FALTANTES CONVERSIONES 4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada c está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la tempera de superficie de 50 °C. a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm. b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante. c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
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PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN
TRADUCCIÓN
DATOS FÓRMULAS
Tubería de acero = 2 inAislante = 1.25 in Qr =
k aislante = 0.0862 Kcal/hm°CAsbesto = 2.5 in
k asbesto = 0.0624 Kcal/hm°CT ambientes = 30 °C Qr =
T vapor = 480 °CT superficie = 50 °C
k acero = 40 Kcal/hm°CLongitud = 1 m
OBTENCIÓN DE DATOS FALTANTES CONVERSIONES
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la temperatura de superficie de 50 °C.a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm.b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
Diámetro externo (in)
2.0000 2.3750 2.0670 0.0508
Diámetro del Aislante 1 = Diámetro externo de la tubería del acero + [(espesor del aislante 1)(2)]
ø Aislante 1 (in)
4.8750 2.3750 2.5000 0.1238
Diámetro del Aislante 2 = Diámetro del primer aislante + [(espesor del aislante 2)(2)]
ø Aislante 2 (in) ø Aislante 1 (in)
9.8750 4.8750 5.0000 0.2508
SUSTITUCIÓN
Transferencia de Calor por Conducción
Determinación de cada una de las resistencias:
1.14900822447992 0.138899157RB = ------------------------ RB = --------------
251.328 251.328
2.05263157894737 0.719122667RC = ------------------------ RC = ---------------
0.54161184 0.54161184
2.02564102564103 0.705886206RD= ------------------------ RD= ---------------
0.39207168 0.39207168
Tubería de Acero (in)
Diámetro interno (in)
Tubería de Acero (m)
ø externo de la tubería de acero (in)
Espesor del aislante 1 (in)
ø Aislante 1 (m)
Espesor del aislante 2 (in)
ø Aislante 2 (m)
ΔT-------------------------- 1RA + RB + RC +RD + RE RA = -------------- RD =
ΔT-------------------------- Ln (R2/R1)
RB + RC +RD RB = --------------- RE =
Ln (R3/R2)RC = ---------------
CONVERSIONES
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la
b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.
2*Π*R1*L*hi
2*Π*L*k1
2*Π*L*k2
Diámetro externo (m)
0.0603 0.0525
Diámetro del Aislante 1 = Diámetro externo de la tubería del acero + [(espesor del aislante 1)(2)]
0.0603 0.0635
ø Aislante 1 (m)
0.1238 0.1270
Determinación de Q:
Qr = 137.4373RB = 5.5266E-04 h°C/Kcal
Determinación de la temperatura en la interfase:
RC = 1.32774547 h°C/Kcal T4 = 297.442269
Determinación del coeficiente convectivo:RD= 1.8004009 h°C/Kcal
he = 8.72073245
Diámetro interno (m)
ø externo de la tubería de acero (m)
Espesor del aislante 1 (m)
Espesor del aislante 2 (m)
Ln (R4/R3)--------------- T4 = (Q*RD) + T5
Q1 he = --------------
--------------
2*Π*L*k3
ΔT*2*Π*R4*L2*Π*R4*L*he
Kcal/h
Determinación de la temperatura en la interfase:
°C
Determinación del coeficiente convectivo:
Kcal/hm2°C
PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN
TRADUCCIÓN
DATOS
D.i. cobre = 0.007899 m 0.375 0.9525D.e. cobre = 0.009525 m
k cobre = 328.205208127327 Kcal/hm°CD.i. Aire = 0.009525 mD.e. aire = 0.0337 m
k aire = 0.0238843400666667 Kcal/hm°CD.i. PVC = 0.0337 m
D.e. PVC = 0.0413 mk PVC = 0.144190915306746 Kcal/hm°C
Tv = 69 °C = 342.15 K =Ts = 31 °C = 304.15 K =Ta = 30 °C = 303.15 K =
k cobre
T (°K) k (W/mK) m = -0.0875293 386 k = 381.699375
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la temperatura de superficie de 50 °C.a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm.b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
373 379 k = 328.2052081
k aireTprom = 122
T (°F) k (Btu/hft°F) m = 2.33333E-0560 0.0146 k = 0.016046667
150 0.0167 k = 0.02388434
k PVC
T (°C) k (W/mK) m = 0.005851852296 0.12 k = 0.167692593323 0.278 k = 0.144190915
Determinación de cada una de las resistencias:
1.20584884162552 0.187183752RB = ------------------------ RB = --------------
412.435792741124 412.4357927
3.53805774278215 1.263577916RC = ------------------------ RC = ---------------
0.030014017101376 0.030014017
1.22551928783383 0.203364663RD= ------------------------ RD= ---------------
0.181196071811069 0.181196072
156.2 °F87.8 °F
86 °F
W/mK
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la
b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.
Kcal/hm°C
°F
Btu/hft°FKcal/hm°C
W/mKKcal/hm°C
Determinación de Q:
Qr = 0.8791739RB = 4.5385E-04 h°C/Kcal Qr = 1.02244979
Determinación de la temperatura en la interfase:
RC = 42.0995934 h°C/Kcal T4 =
RD= 1.12234587 h°C/Kcal
Kcal/hW
Determinación de la temperatura en la interfase:
°C
PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN
TRADUCCIÓN
DATOS
D.i. cobre = 0.017272 m 0.375 0.9525D.e. cobre = 0.01905 m
k cobre = 328.88234206657 Kcal/hm°CD.i. Aire = 0.01905 mD.e. aire = 0.0762 m
k aire = 0.023822024464 Kcal/hm°CD.i. Al = 0.0762 m
D.e. Al = 0.0803 mk PVC = 196.906250268704 Kcal/hm°C
Tv = 60 °C = 333.15 K =Ts = 36 °C = 309.15 K =Ta = 33 °C = 306.15 K =
k cobre
T (°K) k (W/mK) m = -0.0875293 386 k = 382.486875
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la temperatura de superficie de 50 °C.a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm.b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
373 379 k = 328.8823421
k aireTprom = 118.4
T (°F) k (Btu/hft°F) m = 0.000022100 0.0156 k = 0.0160048150 0.0167 k = 0.023822024
k Al
T (°C) k (W/mK) m = 0293 229 k = 229373 229 k = 196.9062503
Determinación de cada una de las resistencias:
1.10294117647059 0.097980408RB = ------------------------ RB = --------------
1239.8601190036 1239.860119
4 1.386294361RC = ------------------------ RC = ---------------
0.0898071264673229 0.089807126
1.05380577427822 0.052408158RD= ------------------------ RD= ---------------
742.320811012992 742.320811
140 °F96.8 °F91.4 °F
W/mK
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la
b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.
Kcal/hm°C
°F
Btu/hft°FKcal/hm°C
W/mKKcal/hm°C
Determinación de Q:
Qr = 1.5548E+00RB = 7.9025E-05 h°C/Kcal Qr = 1.8081297
Determinación de la temperatura en la interfase:
RC = 15.4363514 h°C/Kcal T4 =
RD= 7.06004E-05 h°C/Kcal
Kcal/hW
Determinación de la temperatura en la interfase:
°C
PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN
TRADUCCIÓN
DATOS
D.i. cobre = 0.007899 m 0.375 0.9525D.e. cobre = 0.009525 m
k cobre = 326.738084592301 Kcal/hm°CD.i. Aire = 0.009525 mD.e. aire = 0.042 m
k aire = 0.0246188802716667 Kcal/hm°CD.i. PVC = 0.042 m
D.e. PVC = 0.054 mk PVC = 0.164317835922923 Kcal/hm°C
Tv = 88.5 °C = 361.65 K =Ts = 35 °C = 308.15 K =Ta = 32 °C = 305.15 K =
k cobre
T (°K) k (W/mK) m = -0.0875293 386 k = 379.993125
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la temperatura de superficie de 50 °C.a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm.b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
373 379 k = 326.7380846
k aireTprom = 143.15
T (°F) k (Btu/hft°F) m = 2.33333E-0560 0.0146 k = 0.016540167
150 0.0167 k = 0.02461888
k PVC
T (°K) k (W/mK) m = 0.005851852296 0.12 k = 0.1911323 0.278 k = 0.164317836
Determinación de cada una de las resistencias:
1.20584884162552 0.187183752RB = ------------------------ RB = --------------
410.592146622069 410.5921466
4.40944881889764 1.483749697RC = ------------------------ RC = ---------------
0.0309370697045872 0.03093707
1.28571428571429 0.251314428RD= ------------------------ RD= ---------------
0.206488365334182 0.206488365
191.3 °F95 °F
89.6 °F
W/mK
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la
b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.
Kcal/hm°C
°F
Btu/hft°FKcal/hm°C
W/mKKcal/hm°C
Determinación de Q:
Qr = 1.08788932RB = 4.5589E-04 h°C/Kcal Qr = 1.26517883
Determinación de la temperatura en la interfase:
RC = 47.9602532 h°C/Kcal T4 =
RD= 1.2170876 h°C/Kcal
Kcal/hW
Determinación de la temperatura en la interfase:
°C
PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN
TRADUCCIÓN
DATOS
D.i. cobre = 0.007899 m 0.375 0.9525D.e. cobre = 0.009525 m
k cobre = 326.268809114359 Kcal/hm°CD.i. Aire = 0.009525 mD.e. aire = 0.0124 m
k aire = 0.0248757138296 Kcal/hm°CD.i. PVC = 0.0124 m
D.e. PVC = 0.0159 mk PVC = 0.196754511570834 Kcal/hm°C
Tv = 94.7 °C = 367.85 K =Ts = 37 °C = 310.15 K =Ta = 34 °C = 307.15 K =
k cobre
T (°K) k (W/mK) m = -0.0875293 386 k = 379.450625
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la temperatura de superficie de 50 °C.a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm.b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
373 379 k = 326.2688091
k aireTprom = 150.53
T (°F) k (Btu/hft°F) m = 0.000024150 0.0167 k = 0.01671272200 0.0179 k = 0.024875714
k PVC
T (°K) k (W/mK) m = 0.007058824296.15 0.13 k = 0.228823529313.15 0.25 k = 0.196754512
Determinación de cada una de las resistencias:
1.20584884162552 0.187183752RB = ------------------------ RB = --------------
410.002436285469 410.0024363
1.30183727034121 0.263776552RC = ------------------------ RC = ---------------
0.0312598170268285 0.031259817
1.28225806451613 0.248622637RD= ------------------------ RD= ---------------
0.247249589420373 0.247249589
202.46 °F98.6 °F93.2 °F
W/mK
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la
b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.
Kcal/hm°C
°F
Btu/hft°FKcal/hm°C
W/mKKcal/hm°C
Determinación de Q:
Qr = 6.10956429RB = 4.5654E-04 h°C/Kcal Qr = 7.10521857
Determinación de la temperatura en la interfase:
RC = 8.43819883 h°C/Kcal T4 =
RD= 1.00555328 h°C/Kcal
Kcal/hW
Determinación de la temperatura en la interfase:
°C
PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN
TRADUCCIÓN
DATOS
D.i. cobre int. = 0.003238 m 0.375 0.9525D.e. cobre int. = 0.004762 m
k cobre int. = 326.697656921754 Kcal/hm°CD.i. Aire = 0.004762 mD.e. aire = 0.011074 m
k aire = 0.025174709648 Kcal/hm°CD.i. cobre ext. = 0.011074 m
D.e. cobre ext. = 0.0127 mk cobre ext. = 329.484238901452 Kcal/hm°C
Tv = 89 °C = 362.15 K =Ts = 52 °C = 325.15 K =Ta = 37 °C = 310.15 K =
k cobre interno
T (°K) k (W/mK) m = -0.0875293 386 k = 379.949375
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la temperatura de superficie de 50 °C.a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm.b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
373 379 k = 326.6976569
k aireTprom = 158.9
T (°F) k (Btu/hft°F) m = 0.000024150 0.0167 k = 0.0169136200 0.0179 k = 0.02517471
k cobre externo
T (°K) k (W/mK) m = -0.0875293 386 k = 383.186875373 379 k = 329.4842389
Determinación de cada una de las resistencias:
1.47066090179123 0.385711893RB = ------------------------ RB = --------------
2052.70671797077 2052.706718
2.3254934901302 0.84393227RC = ------------------------ RC = ---------------
0.158177735660314 0.158177736
1.14683041358136 0.137001975RD= ------------------------ RD= ---------------
2070.2153698656 2070.21537
192.2 °F125.6 °F
98.6 °F
W/mK
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la
b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.
Kcal/hm°C
°F
Btu/hft°FKcal/hm°C
W/mKKcal/hm°C
Determinación de Q:
Qr = 6.93455829RB = 1.8790E-04 h°C/Kcal Qr = 8.06465895
RC = 5.33534171 h°C/Kcal
RD= 6.61776E-05 h°C/Kcal
Kcal/hW
PROBLEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN-CONDUCCIÓN-CONVECCIÓN
TRADUCCIÓN
DATOS
D.i. cobre int. = 0.001651 m 0.375 0.9525D.e. cobre int. = 0.003175 m
k cobre int. = 327.976676698194 Kcal/hm°CD.i. Aire = 0.003175 mD.e. aire = 0.003175 m
k aire = 0.024205146346 Kcal/hm°CD.i. cobre ext. = 0.003175 m
D.e. cobre ext. = 0.0078994 mk cobre ext. = 330.059802749809 Kcal/hm°C
Tv = 72 °C = 345.15 K =Ts = 37 °C = 310.15 K =Ta = 34 °C = 307.15 K =
k cobre interno
T (°K) k (W/mK) m = -0.0875293 386 k = 381.436875
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la temperatura de superficie de 50 °C.a. Calcule las pérdidas por calor expresadas en Kcal/hm.b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.c. Calcule el coeficiente he en la superficie en Kcal/hm2°C.
373 379 k = 327.9766767
k aireTprom = 130.1
T (°F) k (Btu/hft°F) m = 0.000022100 0.0156 k = 0.0162622150 0.0167 k = 0.024205146
k cobre externo
T (°K) k (W/mK) m = -0.125293 386 k = 383.85625373 376 k = 330.0598027
Determinación de cada una de las resistencias:
1.92307692307692 0.653926467RB = ------------------------ RB = --------------
1236.44583301806 1236.445833
1 0RC = ------------------------ RC = ---------------
0.0912514653127123 0.091251465
2.488 0.911479175RD= ------------------------ RD= ---------------
1244.29905158256 1244.299052
161.6 °F98.6 °F93.2 °F
W/mK
4. Una tubería de acero de 2 in que transporta vapor sobrecalentado está aislada con 1.25 in de aislante hecho con tierra de diatomáceas (k=0.086 Kcal/hm°C). Esta a su vez está cubierta con 2.5 in de asbesto (k=0.0624 Kcal/hm°C). En una prueba la temperatura ambiente era de 30 °C, la temperatura media del vapor era de 480 °C y la
b. Calcule la temperatura en la interfase entre las dos capas de aislante.
Kcal/hm°C
°F
Btu/hft°FKcal/hm°C
W/mKKcal/hm°C
Determinación de Q:
Qr = 27746.9444RB = 5.2888E-04 h°C/Kcal Qr = 32268.7666
RC = 0 h°C/Kcal
RD= 0.00073252 h°C/Kcal
Kcal/hW
101270
24175.5
8825
33.54.583
9501754.5
