Capítulo 05. Métodos numéricos en la conducción de calor

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-51C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-51C Considere un medio en el cual se da la formulación en diferencias finitas de un nodo interior general en su forma más simple, como. a) ¿La transferencia de calor en este…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-50C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-50C Considere un medio en el cual se da la formulación en diferencias finitas de un nodo interior general en su forma más simple, como Tnodo
(Tizquierda  Tsuperior  Tderecha…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-49C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-49C ¿Qué es una frontera irregular? ¿Cuál es una manera práctica de manejar las superficies con fronteras irregulares con el método de las diferencias finitas? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-48 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-48 Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), resuelva estos sistemas de ecuaciones algebraicas. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-47 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-47 Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), resuelva estos sistemas de ecuaciones algebraicas. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-46 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-46 Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), resuelva estos sistemas de ecuaciones algebraicas. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-45 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-45 Vuelva a considerar el problema 5-44. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), investigue los efectos de la temperatura del vapor y del coeficiente de transferencia de calor exterior sobre…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-44 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-44 Dos tubos de vapor de agua de hierro fundido (k
52 W/m · °C,
0.8) de 3 m de largo y 0.4 cm de espesor, con un diámetro exterior…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-43 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-43 Una pared plana de acero inoxidable (k
15.1 W/m · °C) con un espesor de 1 m experimenta una generación uniforme de calor de 1 000 W/m3. El lado izquierdo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-42 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-42 Una pared plana con una temperatura superficial de 350°C está unida a aletas rectangulares rectas (k
235 W/m · °C). Las aletas están expuestas a aire ambiental de 25°C y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-41 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-41 Un motor DC alimenta de energía mecánica a un eje giratorio de acero inoxidable (k
15.1 W/m · °C) con una longitud de 25 cm y un diámetro de 25…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-39 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-39 Repita el problema 5-38 al usar aletas de cobre (k
386 W/m · °C) en lugar de las de aluminio Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-38 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-38 Se va a enfriar una superficie caliente que está a 100°C al sujetarle aletas de pasador de aluminio (k  237 W/m · °C) de 3 cm de largo y 0.25…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-37 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-37 Uno de los lados de una placa vertical de 2 m de alto y 3 m de ancho que está a 80°C se va a enfriar al sujetarle aletas de aluminio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-36 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-36 Considere una cuchara de acero inoxidable (k  15.1 W/m · °C,   0.6) que está parcialmente sumergida en agua hirviendo a 100°C en una cocina a 32°C. La manija…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-35 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-35 Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una aleta de pasador de diámetro constante D, con conductividad térmica constante. La aleta pierde calor por convección hacia el aire…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-34 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-34 Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una pared plana, con generación de calor y conductividad térmica variables. La red nodal del medio consta de los nodos 0,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-33I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-33I Repita el problema 5-32I descartando la transferencia de calor por radiación desde la superficie superior. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-32I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-32I Una placa grande de acero que tiene un espesor de L  5 in, conductividad térmica de k  7.2 Btu/h · ft · °F y una emisividad de  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-31 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-31 Considere una pared plana grande de espesor L  0.3 m, conductividad térmica k  2.5 W/m · °C y área superficial A  12 m2. El lado izquierdo de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-40 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-40 Una aleta circular (k
240 W/m · °C) de sección transversal uniforme, con un diámetro de 10 mm y una longitud de 50 mm, se une a una pared con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-30 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-30 Considere la placa base de una plancha doméstica de 800 W que tiene un espesor de L  0.6 cm, área de la base de A  160 cm2 y conductividad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-29 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-29 Repita el problema 5-28 con la ayuda del software SS-T-CONDUCT (u otro). Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-28 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-28 Considere una pared plana grande de espesor L  0.4 m, conductividad térmica k  2.3 W/m · °C y área superficial A  20 m2. El lado izquierdo de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-27 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-27 Vuelva a considerar el problema 5-26. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto de la temperatura de la base de la aleta sobre la temperatura en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-26 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-26 Considere una aleta de aleación de aluminio (k  180 W/m · °C) de sección transversal triangular, cuya longitud es L  5 cm, el espesor de la base es b…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-25 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-25 Vuelva a considerar el problema 5-24 media Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-24 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-24 Considere una placa grande de uranio con un espesor de 5 cm y conductividad térmica k  34 W/m · °C, en la cual se genera calor de manera uniforme con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-23 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-23 Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una aleta de pasador de diámetro constante D, con conductividad térmica constante. La aleta pierde calor por convección hacia el aire…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-22 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-22 Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una pared plana compuesta que consta de dos capas A y B en contacto perfecto en la interfase. En la pared…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-21 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-21 Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una pared plana con generación de calor variable y conductividad térmica constante. La red nodal del medio consta de los nodos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-11C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-11C Explique cómo se obtiene la forma de diferencias finitas de un problema de conducción de calor por el método del balance de energía. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-20 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-20 Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una pared plana con generación de calor variable y conductividad térmica constante. La red nodal del medio consta de los nodos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-19 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-19 Considere la conducción de calor en estado estacionario en una pared plana cuya superficie izquierda (nodo 0) se mantiene a 40°C en tanto que la derecha (nodo 8) se sujeta a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-18 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-18 Una aleta cilíndrica de aluminio con punta adiabática está unida a una pared con una temperatura superficial de 300°C y está expuesta al aire ambiental de 15°C, con un coeficiente de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-17 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-17 Una aleta circular de sección transversal uniforme, con un diámetro de 10 mm y longitud de 50 mm, se adhiere a una pared con temperatura superficial de 350ºC. La aleta es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-16C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-16C En la formulación del balance de energía del método de las diferencias finitas se recomienda que se suponga que toda la transferencia de calor en las fronteras del elemento de volumen…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-15C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-15C ¿Cómo se puede tratar un nodo sobre una frontera aislada como uno interior en la formulación en diferencias finitas de una pared plana? Explique. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-14C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-14C ¿Cómo se maneja una frontera aislada en la formulación en diferencias finitas de un problema? ¿De qué manera difiere una recta de simetría con respecto a una frontera aislada en ese…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-13C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-13C Considere un medio en el que la formulación en diferencias finitas de un nodo interior general se da en su forma más simple como: a) ¿La transferencia de calor en este…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-12C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-12C ¿Cuáles son los pasos básicos que intervienen en la resolución de un sistema de ecuaciones con el método Gauss-Seidel? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-10C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-10C Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una pared plana con generación de calor variable y conductividad térmica constante. La red nodal del medio consta de los nodos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-9C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-9C Considere la conducción de calor unidimensional en estado estacionario en una pared plana con generación de calor variable y conductividad térmica constante. La red nodal del medio consta de los nodos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-8C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-8C La formulación en diferencias finitas de la conducción bidimensional de calor en estado estacionario en un medio con generación de calor y conductividad térmica constantes está dada por en coordenadas rectangulares.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-7C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-7C Defina estos términos usados en la formulación en diferencias finitas: nodo, malla (red nodal), elemento de volumen, espaciamiento nodal y ecuación en diferencias. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-6C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-6C Dos ingenieros deben resolver un problema real de transferencia de calor en una fábrica. El ingeniero A establece las suposiciones simplificadoras necesarias y lo resuelve analíticamente, mientras que el ingeniero B…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-5C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-5C ¿En qué difieren los métodos numéricos de resolución con respecto a los analíticos? ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los métodos numéricos y los analíticos? Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-4C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-4C ¿Cuál es la base del método de balance de energía? ¿En qué difiere con respecto al método formal de las diferencias finitas? Para una red nodal específica, ¿estos dos métodos conducirán…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-3C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-3C Considere un problema de conducción de calor que se puede resolver analíticamente, al resolver la ecuación diferencial que rige y mediante las condiciones de frontera, o numéricamente por medio de un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-1C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 5-2C ¿Cuáles son las limitaciones de los métodos analíticos de resolución? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL…