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Ingeniería térmica (2024/2025)

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Aire fluye sobre una placa plana a una velocidad de 44 m/s,

25 °C y 1 atm de presión. La viscosidad cinemática del aire a 25 °C es

ν

= 1.562 × 10

−5 m2/s.

Si el número de Reynolds crítico es 5 × 10

5

,

¿a qué distancia con respecto al borde inicial de la placa se presentará

la transición? (Redondee la respuesta final a tres cifras decimales.)

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Identifique las características de un flujo laminar. (Seleccione todas las

opciones que correspondan)

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Considere un flujo de fluido sobre una superficie con un perfil de velocidad

dado como

u(y) = 10(y + 2y2 − 0.5y3

)

m/s.

La viscosidad dinámica del aire y del agua líquida a 20°C son 1.825 × 10−5

kg/m∙s  y 1.002 × 10

−3 kg/m∙s, respectivamente.

Calcule el esfuerzo cortante superficial de la

pared, si el fluido es aire a 1 atm y a una temperatura de 20 °C.

Redondee la respuesta final a seis dígitos decimales.

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Durante el enfriamiento de naranjas, por medio de aire, el coeficiente de

transferencia de calor para la convección, la radiación y la evaporación

combinadas a velocidades del aire de 0.11 <

V

< 0.33 m/s se

calcula experimentalmente y se expresa como

h = 5.05 kaire

Re

1/3/D, donde el diámetro D

es la longitud

característica. Las naranjas se enfrían por medio de aire refrigerado a

una temperatura de 3 °C y 1 atm a una velocidad de 0.3 m/s. La conductividad

térmica de la naranja está dada por

k

= 0.70 W/m·°C. La conductividad

térmica y la viscosidad cinemática del aire a la temperatura pelicular de (

Ts

+

T)/2 = (15+3)/2 = 9 °C son k

=

0.02431 W/m·°C y

v = 1.417 × 10-5 m2

/s,

respectivamente.

Calcule la

tasa de transferencia de calor inicial de una naranja de 0.07-m de diámetro

inicialmente a una temperatura de 15 °C con una conductividad térmica de 0.7

W/m⋅K.

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La superficie de arriba de una placa metálica (kplaca

=

237 W/m∙K) está siendo enfriada por aire (

kaire

= 0.02439

W/m∙K) mientras que la superficie de abajo está expuesta a vapor caliente a una

temperatura de 100 °C con un coeficiente de transferencia de calor por

convección de 30 W/m

2

∙K. La temperatura de la superficie de abajo de

la placa es 91°C.

Calcule el

gradiente de temperatura en el aire de la superficie superior.

(Redondee la respuesta final al número entero más cercano). en K/m

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Identifique

las condiciones de capa límite para las componentes de velocidad u

y v

,

y la temperatura T

en la orilla

de la capa fronteriza para un flujo estacionario bidimensional sobre una placa

plana isotérmica en la dirección x.

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Identifique las características de un flujo turbulento.

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Una placa

metálica (

k = 180 W/m·K, ρ = 2800 kg/m3 y cp

= 880 J/kg·K) con un grosor de 1 cm está siendo enfriada por aire a 5 °C

con un coeficiente de transferencia de calor por convección de 30 W/m

2

·K.

Si la temperatura inicial de la placa es 300 °C, calcule el gradiente de

temperatura de la placa en la superficie después de 146 segundos de

enfriado.  (Redondee la respuesta final a un dígito decimal). En K/m

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Identifique los enunciados (entre las opciones de abajo) que sean verdaderos

acerca del número de Prandtl. (Seleccione todas las opciones que correspondan)

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Agua a 20 °C

está fluyendo a una velocidad de 0.53 m/s entre dos placas planas paralelas

situadas a 1 cm de distancia entre ellas.

Las

propiedades del agua a 20 °C son

ρ

= 998.0

kg/m3,

μ = 1.002 × 10

−3

kg/m∙s y Pr = 7.01

Calcule la

distancia con respecto a la entrada a la que las capas límite de velocidad

coinciden. (Redondee la respuesta final a dos cifras decimales)., en m.

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