1. Un horno consta de 3 capas de material, la primera es de ladrillo refractario, la 2da de ladrillo aislante y finamente una capa de acero para protección mecánica cuyo espesor es de 1/4 de pulgada. Los coeficientes de transferencia de calor interior y exterior son 100 y 8 BTU/h.pie².F, las temperaturas en el interior y exterior son de 2600 y 100 F. Se conocen los siguientes datos de la tabla. Por medida de seguridad se desea que en el lado exterior de la plancha de acero, la temperatura sea menor a 125 F. Si se introducen termocuplas en la mitad de cada ladrillo, ¿Qué lecturas deben darse en el tablero de control?

Material conductividad(BTU/h.pie.F) Espesor

Refractario k(T) = 0.005(1+0.006*T) 6"Aislante k(T) = 0.02(1+0.008*T) 4"Acero k(T) = 2.8 1/4"

2. determinar el área de superficie de transferencia de calor y el número de horquillas de 20 pies de longitud necesarias para un intercambiador de calor de doble tubo concéntrico de 2 por 1 1/4 de pulgada de diámetro de flujo de contracorriente para enfriar 20000 lb/h de una solución de 95% de alcohol etílico de 160 a 100 F, utilizando agua disponible a 50 F. el factor de incrustación del alcohol requerido es 0.001.

3. Una lámina de 10 cm de espesor [k = 0.60 W(m.K)]. Ρ = 800 Kg/m3, Cp = 21 J/(Kg.K) que se halla a 80 °C., debe enfriarse utilizando una corriente de aire. Para evitar el deterioro del material el gradiente máximo de temperatura permisible es de 0.1 K/m. El coeficiente de convección del aire es de 23 W/(m2.K)

a) Operando a temperatura del aire constante, calcular el tiempo necesario para que la temperatura que en el centro de la lámina sea de 56 °C.b) Operando a temperatura del aire variable de forma que en todo momento se tenga un gradiente máximo de 0.1 K/m, calcular la temperatura en el centro de la lámina al cabo de un minuto.

4. Una lata de cerveza a 18 °C se introduce en un congelador a -20 °C. ¿Cuánto tiempo tardará el líquido en contacto con la pared interna del recipiente en estar a 0 °C?Datos y notas.Dimensiones de la lata:

Altura = 11 cmDiámetro = 6.5 cm

Conductividad de la cerveza = 0.59 W/(m.K)Coeficiente de convección del aire = 5 W/(m2.K)Háganse aquellas hipótesis pertinentes que permitan resolver el problema.

5. Una corriente de 1 000 Kg/h de un aceite a 60 °C se enfría en un intercambiador de calor de doble tubo de 5 cm de diámetro interior. 0.1 m de diámetro exterior y 20 m de longitud. El refrigerante es agua que con un caudal de 2 000 Kg/h circula en contracorriente por el espacio anular. El agua caliente que sale del cambiador pasa a través de un aerorrefrigerante de 1m2 de superficie y con un coeficiente global de transmisión de calor U = 100 W/(m 2.K) para recircularlo al intercambiador de calor tal como se muestra en la figura adjunta. La temperatura ambiental del aire es de 10 °C. Suponiendo que la media logarítmica es aproximadamente igual a la media aritmética, calcular la temperatura de salida del aceite.