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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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