SOLUCIÓN DE EJERCICIOS
TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN
SOLUCIÓN PROBLEMA 2-135 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN.
2-135 La temperatura de ebullición del nitrógeno a la presión atmosférica al nivel del mar (presión de 1 atm) es 196°C. Por lo tanto, es común usar el nitrógeno en los estudios científicos que requieren bajas temperaturas, dado que la temperatura del nitrógeno líquido en un tanque abierto a la atmósfera permanecerá constante a 196°C, hasta que se agote el nitrógeno en dicho tanque. Cualquier transferencia de calor hacia el tanque conduce a la evaporación de algo del nitrógeno líquido, el cual tiene un calor de vaporización de 198 kJ/kg y una densidad de 810 kg/m3, a 1 atm. Considere un tanque esférico de pared gruesa con radio interior r1 2 m, radio exterior r2 2.1 m y conductividad térmica constante k 12 W/m · °C. El tanque está inicialmente lleno con nitrógeno líquido a 1 atm y 196°C, y se expone al aire ambiente que está a T 20°C, con un coeficiente de transferencia de calor de h 35 W/m2 · °C. Se observa que la temperatura de la superficie interior del tanque esférico es por lo regular la del nitrógeno que está dentro. Si se supone una transferencia unidimensional de calor en estado estacionario, a) exprese la ecuación diferencial y las condiciones de frontera para la conducción de calor a través del tanque, b) obtenga una relación para la variación de la temperatura en el material de éste, resolviendo la ecuación diferencial, y c) determine la rapidez de la evaporación del nitrógeno líquido en el tanque como resultado de la transferencia de calor del aire ambiental.
Solución:
Solución 1: Canal
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