Problema resuelto de transmisión del calor por conducción 3

Problema resuelto por conducción 3
Transmisión del calor
Universidad

Determinar el calor transmitido por unidad de área y de tiempo y las temperaturas de las superficies externas en una lámina sólida de 1 cm. de espesor en los siguientes casos: a) la lámina es de aluminio (k = 212 W/m.K) y las superficies se encuentran expuestas a vapor de agua condensándose (h = 10000 W/m2.K) a 190°C y el aire ambiente (h = 10 W/m2.K) a 25°C; b) lámina de aluminio expuesta a una corriente de gases a 100°C (h = 80 W/m2.K) y al aire ambiente (h = 10 W/m2.K) a 25°C; c) Repetir el apartado (a) considerando que la lámina es de madera (k = 0,11 W/m.K).
Se trata de un problema de conducción unidimensional estacionaria a través de una capa de material cuyas superficies externas se encuentran expuestas a fluidos.


En régimen estacionario el flujo de calor transmitido, por convección, desde el vapor de agua condensándose a la superficie de la lámina es igual al que atraviesa ésta por conducción e igual al transmitido desde la otra superficie al aire ambiente.


y el calor transmitido por unidad de área y de tiempo,


Por consiguiente, una vez calculado q/A, mediante la igualdad:


pueden determinarse las temperaturas de las superficies externas, despejando de (3.1),


a) Lámina de acero expuesta a vapor y a aire ambiente.

En este caso es,
k = 212 W/m.K; tf= 190°C ; h = 10000 W/m2.K ; t'f= 25°C ; h' = 10 W/m2.K sustituyendo, resulta:


b) Lámina de aluminio expuesta a una corriente de gases y a aire ambiente.

Sustituyendo los siguientes valores: k = 212 W/m.K ; tf= 100°C ; h = 80 W/m2.K ; t'f= 25°C ; h' = 10 W/m2.K resulta:


c) Lámina de madera expuesta a vapor y a aire ambiente.

Ahora es,
k = 0,11 W/m.K ; tf= 190°C ; h= 10000 W/m2.K ; t'f=25°C ; h'= 10 W/m2.K
y se obtienen los siguientes resultados:



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