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ENUNCIADO
Mecanismos de Transferencia de Calor: Conducción
Ejercicio guiado
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Enunciado
Durante el invierno, las superficies interior y exterior de una ventana de vidrio de 0,5 cm de espesor y de 2 m x 2 m están a 18 ºC y 3ºC, respectivamente. Si la conductividad térmica del vidrio es 0, 75 W/m·K,
a) Determine la razón de la transferencia de calor, en W.
b) Determine la cantidad de pérdida de calor, en kJ, a través de él durante un periodo de 5 horas
c) ¿Cuál sería su respuesta, en kJ, si el vidrio tuviera 1 cm de espesor?
planteamiento
1. Condiciones de operación estacionarias: temperaturas de las superficies del vidrio constantes
2. Las propiedades térmicas del vidrio se mantienen constantes
VIDRIO
3C18C
0.5 cm
1. Dibuja el esquema del problema
2. Introduce las condiciones de contorno
4. Define las hipótesis
3. Define las propiedades de los materiales
K vidrio = 0,75 W/m·ºC
planteamiento
5. Identifica las cuestiones: ¿qué es lo que se pide?
6. Identifica la solución: ¿cómo puedo obtener la
solución?
oa: Potencia calorífica. Calor transmitido, al fin y al cabo. En W.ob: Energía transmitida.
Es lo mismo que la potencia, pero en unidades de energía, Julios. El tiempo relaciona las dos.oc: Repetir el ejercicio,
variando el espesor: se trata de una comparativa.
Se plantea en los siguientes apartados
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Calor a través de un sólido: conducción
resolución: apartado a.7. Define el mecanismo de
transferencia de calor
8. Define la Ley asociada a ese mecanismo de
transferencia
Conducción => Ley de Fourier
x
TAkQ xxx
9. Particulariza la Ley a la geometría del problema L
TAkQ xxx
10.Aplica los valores numéricos conocidos
W 000.9m0.005
C3)(18)m 2C)(2W/m (0,75 2
L
TkAQcond
Objetivo: Determine la razón de la transferencia de calor, en W
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kJ 162.000s/h) 3600kJ/s)(5h (9 tQQ cond
11.Identifica la relación entre lo requerido y la
formulación del mecanismo de transferencia de calor
resolución: apartado b.
tQQ cond
12.Aplica los valores numéricos conocidos
Objetivo: Determine la cantidad de pérdida de calor, en kJ, a través de él durante un periodo de 5 horas
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Si el espesor del vidrio se dobla a 1 cm, la cantidad de pérdida de calor pasará a ser la mitad: 81.000 kJ
W 500.4m0.01
C3)(18)m 2C)(2W/m (0,75 2
L
TkAQ ccond
kJ 81.000s) 3600kJ/s)(5 (4,5 tQQ ccond
resolución: apartado c.
11.Repetir el ejercicio, adecuando los nuevos
valores numéricos
12.Extrae conclusiones, analiza los valores
Objetivo: ¿Cuál sería su respuesta, en kJ, si el vidrio tuviera 1 cm de espesor?
www.mondragon.edu/muplus
Gracias
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