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ejercicio de transferencia
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3.1 La ventana posterior de un automóvil se desempeña mediante el paso de aire caliente
sobre su superficie interna.
(a) Si el aire caliente está a ºT1 =
40ºC y el coeficiente de
convección correspondiente es
h1 = 30 W/m2.K ¿Cuáles son las
ºT de las superficies internas y
externas de la ventana de vidrio
de 4 mm.? de espesor, si la ºT
del aire ambiente del exterior es
ºT2 = - 10ºC y el coeficiente de
convección asociado es h2 = 65
W/m2.K?
Por balance de energía:
q”conv. 1 = q”cond. = q”conv. 2 = q”TOTAL
q” cond. =
KL (Ts1 – Ts2)
q”conv. 1 = h1 (T1 - Ts1)
q”conv. 2 = h2 (Ts1 - T2)
q”TOTAL =
T ∞1−T∞2
1h1
+LK
+1h2
q”TOTAL = q”conv. 1 = q”conv. 2
q”TOTAL =
313−263
1
30 W
m2 .K
+ 4x10-3m
1. 4Wm .K
+ 1
65 W
m2 .K
q”TOTAL = 969.46
W
m2
Entonces: q”conv. 1 = h1 (T1 - Ts1)
969.46
W
m2 =
30 W
m2 .K (313 – Ts1)
Ts1 = 280.6841 K = 7.48 ºC
q”conv. 2 = h2 (Ts1 - T2)
969.46
W
m2 =
65 W
m2 .K (Ts2 – 263)
Ts2 = 277.914 K = 4.91 ºC
Ts1
Ts2
4 mm
Airecaliente
h2 = 65 W/m2.K
T 1= 40ºCh1 = 30 W/m2.K = - 10ºC
K = 1.4 W/m.K
Ventana
T 2
3.2 La ventana trasera de un automóvil se desempeña uniendo un elemento de calentamiento
delgado de tipo película transparente a su superficie interior. Al calentar eléctricamente
este elemento, reestablece un flujo de calor uniforme a la superficie interna.
(a) Para una ventana de vidrio de 4 mm determine
la potencia eléctrica que se requiere por
unidad de área de la ventana para mantener
una ºT en la superficie interna de 15ºC cuando
la ºT del aire interior y el coeficiente de
convección son T1 = 25ºC y h1 = 10 W/m2.K,
mientras la temperatura del aire exterior y el
coeficiente de convección son T2 = - 10ºC y
h2 = 65 W/m2.K
Haciendo un balance de energía: considerando la Potencia Eléctrica
q”conv. 1 + P”elect. = q”TOTAL (1)
Tenemos: q”conv. 1 = h1 (T1 - Ts1)
q”conv. 1 = 10
W
m2 .K (298 – 288)
q”conv. 1 = 100
W
m2(a)
q”TOTAL = q”cond. = q”conv. 2
q”TOTAL =
268−263
4x10-3m
1 .4Wm .K
+1
65 W
m2 .K
q”TOTAL = 1370.4863
W
m2 (b)
Sustituyendo las ec. (a) y (b) en ec. (1), tenemos:
q”conv. 1 + P”elect. = q”TOTAL
P”elect. = 1370.4863 – 100
P”elect. = 1270.4863
W
m2