Ingeniería térmica (2024/2025)
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Una tira de acero inoxidable de 5 mm de ancho ( y = 570 J/kg·K) está siendo tratado con calor conforme esta se desplaza a través de un horno a una velocidad de 1 cm/s. La temperatura del aire dentro del horno se mantiene a 800°C con un coeficiente de transferencia de calor por convección de 80 W/m ·K. Si la longitud del horno es de 3 m y la tira de acero inoxidable ingresa al mismo a 20 °C, calcule el gradiente de temperatura superficial de la tira a la mitad del recorrido por el horno. (Redondee la respuesta final al número entero más cercano).
Para un flujo estacionario bidimensional, identifique las aproximaciones de la capa límite. (Seleccione todas las opciones que correspondan)
¿Cuándo una superficie curva puede tratarse como una superficie plana en el flujo de fluidos y en el análisis de convección? (Seleccione todas las opciones que correspondan
Identifique los enunciados verdaderos acerca del número de Reynolds. (Seleccione todas las opciones que correspondan)
Se tiene una patata caliente horneada en un plato. Se observa que la temperatura de la papa se reduce a 4 °C durante el primer minuto. ¿Cuál será la caída de temperatura durante el segundo minuto?
Se mantienen unidas dos placas por medio de barras de acero inoxidable cuadradas (ASTM A479 904L) que tienen un grosor de 12 mm. Cada barra tiene una conductividad térmica de 12 W/m K, un calor espec K y una densidad de 7.9 n colocadas entre las dos placas y, ocasionalmente, se sumergen en l C con un coeficiente de transferencia de calor por convecci K. La longitud de cada barra que está expuesta al líquido caliente es de 25 mm con una temperatura inicial de 20 °C. La temperatura máxima de uso permitida de las barras ASTM A479 904L es de 260 °C (Código de Tubería para Procesos de la ASME, ASME B31.3-2014, Tabla A-1M). Si las barras se sumergen en líquido caliente por 4.5 min, ¿estárán cumpliendo dichas barras con el código de la ASME? ¿Cuánto tiempo le tomará a las barras llegar a su máxima temperatura de uso?
Una placa de latón caliente está siendo enfriada en su superficie por medio de un chorro de aire a una temperatura de 15 °C y con un coeficiente de transferencia de calor por convección de 220 W/m2·K. La placa de latón de 10 cm de grosor (ρ = 8530 kg/m3, cp = 380 J/kg•K, k = 110 W/m•K y α = 33.9×10–6 m2/s) está a una temperatura inicial uniforme de 1550°C, y la superficie de la parte inferior de la placa está aislada. Calcule la temperatura en el plano central de la placa de latón después de 3 minutos de enfriamiento. Resuelva este problema utilizando el método analítico de aproximación de un solo término
En un dispositivo de un proceso criogénico, una sección de una placa de acero ASTM A203 B está ocasionalmente expuesta a un fluido muy frío. La placa tiene un grosor de 1 cm con una conductividad térmica de 52 W/m⋅K, un calor específico de 470 J/kg⋅K y una densidad de 7.9 g/cm . La placa está colocada de tal forma que ambas superficies están expuestas a un fluido criogénico a −50 °C con un coeficiente de transferencia de calor por convección de 50 W/m ⋅K. La temperatura mínima apropiada para la placa de acero ASTM A203 B es de −30°C (Código para Tubería de Procesos de la ASME, B31.3-2014). Si la placa está a una temperatura inicial de 20°C, calcule cuánto tiempo, en seg., tardará en llegar a la temperatura mínima apropiada que estipula el Código para Tubería de Procesos de la ASME.
Se tiene una plancha 810-W cuya placa de la base está fabricada de una aleación de aluminio, de 0.5 cm de grosor, 2024–T6 (ρ = 2770 kg/m , cp = 875 J/kg⋅K, y α = 7.3×10−5 m /s). La placa de la base tiene una superficie de 0.03 m2. Inicialmente, la plancha está en equilibrio térmico con el aire ambiental a 22°C. Considerando el valor del coeficiente de transferencia de calor en la superficie de la placa de la base de 12 W/m ⋅K y suponiendo que el 85 por ciento del calor generado en los alambres de las resistencias se transfiere a la placa, calcule cuánto tiempo, en s., le tomará a la placa alcanzar una temperatura de 140 °C.
Considere las siguientes suposiciones:
1. 85% del calor generado en los alambres de resistencias se transfiere a la placa.
2. Las propiedades térmicas de la placa son constantes.
3. El coeficiente de transferencia de calor es constante y uniforme en toda la superficie.
Una barra de acero inoxidable de 5 mm de grosor (k = 21 W/m•K, ρ = 8000 kg/m3 y cp = 570 J/kg•K) está siendo tratada con calor conforme se mueve a través de un horno a una velocidad de 1 cm/s. la temperatura del aire dentro del horno se mantiene a 1020°C con un coeficiente de transferencia de calor por convección de 80 W/m2•K. Si la longitud del horno es de 3 m y la barra de acero inoxidable ingresa a 20 °C, calcule la temperatura de la barra conforme ésta abandona el horno.
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