Problema Conductividad térmica variable

En la figura inferior se muestra una aleta radial de sección rectangular. Tiene un espesor de 5/16 de pulgada y radios interior y exterior de 2 pulgadas y 4 pulgadas, respectivamente. La temperatura de la base de la aleta es de 200°F, y e fluido que la rodea se encuentra a 100°F. El coeficiente de transferencia de calor está dado por:

h = 0.29(T-T∞)^0.25

en cuya expresión h está dado en Btu/h-pie²°F, y T y T∞ tienen unidades de °F. Usando un modelo que consta de 19 nodos para diferencias finitas, determine la distribución de temperatura en la aleta. La conductividad térmica del material es 1.0Btu/h-pie°F.

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Además del problema de la pared plana, hay otros dos problemas básicos unidimensionales de estado estacionario que consideramos: Dichos problemas son el caso de un cilindro hueco tan largo que las pérdidas en los extremos son desperciables, o bien que sus extremos se encuentran aisladas para evitar pérdida y, además, el caso de una esfera hueca. En ambos problemas, se mantiene constante la temperatura de las superficies interior y exterior. En primer lugar, considere la esfera hueca, como se aprecia en esta figura. Atacamos este problema haciendo un balance de energía en un elemento diferencial de volumen, con el fin de determinar la ecuación diferencial apropiada. Observando que la conducción térmica es constante, que existen condiciones de estado estacionario y que no hay fuentes de calor, escribimos el balance de energía:

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Ejemplo 2: CAPACIDAD CALORICA Y CALOR ESPECIFICO

Un trozo de metal de 50 g que se encuentra a 200º C se sumerge en un envase que contiene 0.4 kg de agua inicialmente a 20º C. Si la temperatura final de equilibrio del sistema mezclado es 22.4º C, calcular: a) el calor específico del material, b) el calor ganado por el agua. Despreciar la transferencia de calor al envase y al medio ambiente. Solución: los datos son cA=4186 J/kgºC, mm = 50g, Tim = 200ºC, mA = 400g, TiA = 20ºC, Tfm=22.4ºC =TfA. a) Al introducir el metal caliente en el agua mas fría, el metal se enfría y el agua se calienta, alcanzando ambos 22.4º C, es decir, el metal pierde calor y el agua gana calor.

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Problema Paredes Compuestas

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