Primer parcial de Fenomenos 2 2-2010

1) Por el interior de un tubo (k=25W/mK), con 11 mm de diámetro interno y 12,7 mm de externo circula agua (h=0,8kW/m²K) a una velocidad media de 1,5 m/s la tubería está expuesta a un medio (h=0,1kW/m2K) que se mantiene a 10°C por lo que el agua se enfría desde 60°C hasta 35°C determinar: 2 Ptos. c/u

a) Longitud del tubo
b) Espesor mínimo de aislamiento para un material con k=0,75 W/mK
c) Intercambio térmico máximo que puede expresarse con este material
d) Temperatura del agua a la salida del tubo aislado con 3 cm del aislante anterior y 5 mm de otro material con k=0,2 W/mK)

2)Una esfera de 8 cm de radio, con conductividad térmica de 25 W/mK, genera 15 MW/m3 de energía, por lo que se recubre con una capa de 6 cm de espesor de un material con 50 W/mK de conductividad, que consume 4 MW/mK de energía. Todo el conjunto se encierra en una esfera de acero AISI 304 con 15 cm de radio externo y un centímetro de espesor y se sumerge en agua (h=0,9 kW/m²K) a 30°C. determinar: 

a) Temperatura en la superficie externa del acero AISI (2 Ptos.)
b) Perfil de temperatura en la capa intermedia (3 Ptos.)
c) Temperatura máxima y mínima de la esfera compuesta (3 Ptos.)

3) Se conecta un transmisor a un horno por medio de un tubo de cobre con 3 mm de diámetro externo y medio milímetro de espesor. La temperatura dentro del horno es de 1000K pero la máxima temperatura que puede soportar los componentes electrónicos del transmisor es de 340K. Considere que el ambiente se encuentra a 300K y que el coeficiente individual por transferencia de calor por convección es de 30 W/m2K. Determinar: 

a) Longitud que debe tener el tubo ( 2 Ptos.)
b) Intercambio térmico con el ambiente (2 Ptos.)