Capítulo 06. Fundamentos de la convección

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-91 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-91 Una instalación está equipada con un túnel de viento y se puede medir el coeficiente de fricción de superficies planas y aerodinámicas. Diseñe un experimento para determinar el coeficiente medio de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-90 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-90 Diseñe un experimento para medir la viscosidad de líquidos mediante un túnel con un recipiente cilíndrico de altura h y una sección angosta de flujo de diámetro D y longitud L.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-89 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-89 El número de _____________ es un parámetro adimensional significativo para la convección forzada y el número de _____________ es un parámetro adimensional significativo para la convección natural. a) Reynolds, Grasshof   …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-88 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-88 El coeficiente de fricción, Cf, para un fluido que se desplaza de uno a otro lado de una superficie, en términos del esfuerzo cortante en la superficie, ts, queda dado por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-87 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-87 En la mayor parte de las correlaciones para el coeficiente de transferencia de calor por convección se usa el número adimensional de Nusselt, el cual se define como a) h/k   …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-86 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-86 En el flujo turbulento se puede estimar el número de Nusselt aplicando la analogía entre la transferencia de calor y la de la cantidad de movimiento (analogía de Colburn). En esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-85 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-85 En cualquier situación de convección forzada o natural, la velocidad del fluido que fluye es cero en donde ese fluido toca cualquier superficie en reposo. La magnitud del flujo de calor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-84 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-84 En un calentador eléctrico de agua (k 0.61 W/m · K) se usa la convección natural para transferir hacia el agua el calor de un calentador eléctrico de resistencia de 110…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-83 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-83 Se puede esperar que el coeficiente de transferencia de calor para el flujo turbulento sea ________________________ que para el flujo laminar. a) menor         b) el mismo     …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-82 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-82 Para iguales condiciones iniciales, se puede esperar que las capas límite térmica y de la cantidad de movimiento laminares, sobre una placa plana, tengan el mismo espesor cuando el número de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-81 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-81 En una situación de convección forzada, ¿por cuál de los siguientes números adimensionales queda determinada la transición de flujo laminar a turbulento? a) Grasshof     b) Nusselt      c) Reynolds …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-80 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-80 Un tablero de circuitos de 15 cm  20 cm se enfría mediante la convección forzada de aire a 1 atm. Se estima que el calor del tablero de circuitos sea…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-79 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-79 Con el fin de impedir la formación de hielo en la superficie de un ala, se insertaron calentadores eléctricos en su interior. Con una longitud característica de 2.5 m, el ala…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-78 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-78 Está fluyendo aceite para motor a una velocidad de 3.0 m/s y 15°C sobre una placa de 0.3 m de ancho que está a 65°C. Usando EES, Excel u otro software…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-77 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-77 Considere el flujo de Couette de un fluido con una viscosidad de m
0.8 N · s/m2 y conductividad térmica de kf
0.145 W/m · K. La placa inferior…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-76 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-76 Una barra rectangular con una longitud característica de 0.5 m se coloca en un flujo de corriente libre donde los coeficientes de transferencia de calor por convección eran de 100W/m2 ·…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-75 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-75 El objeto 1 con una longitud característica de 0.5 m se coloca sobre un flujo de aire a 1 atm y 20ºC, con una velocidad de corriente libre de 50 m/s.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-74I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-74I Considere un flujo que fluye sobre una placa plana a una velocidad de corriente libre constante. El número crítico de Reynolds es 5  105 y la distancia del borde de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-73 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-73 Si
65 K/m, calcule el número de Nusselt para un microcanal con un ancho de 1.2 mm, si la temperatura de esa pared es de 50°C y si está rodeado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-72 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-72 Determine el flujo de calor en la pared de un microcanal con un ancho de 1 mm, si la temperatura de esa pared es de 50°C y la temperatura promedio del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-71 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-71 Usando un cilindro, una esfera y un cubo como ejemplos, demuestre que la razón de transferencia de calor es inversamente proporcional a la dimensión nominal del objeto. Es decir, la transferencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-70 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-70 Aire a 1 atm fluye sobre una placa plana con una velocidad de corriente libre de 70 m/s. Si el coeficiente de transferencia de calor por convección puede correlacionarse por Nux…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-69 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-69 Aire a 1 atm y 20°C fluye sobre la superficie superior de una delgada hoja de metal de 0.2  0.5 m. La velocidad de la corriente de aire es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-68 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-68 Aire (1 atm, 5°C), con una velocidad de flujo libre de 2 m/s, fluye en dirección paralela a una delgada placa plana estacionaria de 1 m  1 m sobre sus…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-67 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-67 Una placa plana de 5 m  5 m mantenida a una temperatura constante de 80°C se sujeta a flujo paralelo de aire a 1 atm, 20°C y 10 m/s. Se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-66 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-66 Un parabrisas de automóvil calentado eléctricamente de 0.6 m de alto y 1.8 m de largo se sujeta a vientos paralelos de 1 atm, 0°C y 80 km/h. Se observa que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-65 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-65 Repita el problema 6-64 para una velocidad del flujo de aire de 10 m/s. 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 6-64 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-64 Un perfil aerodinámico de sección transversal elíptica tiene una masa de 50 kg, un área superficial de 12 m2 y un calor específico de 0.50 kJ/kg C. El perfil se sujeta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-63 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-63 Considere un avión que vuela a la velocidad de crucero de 800 km/h a una altitud de 10 km, donde las condiciones atmosféricas estándar son de –50°C y 26.5 kPa. Cada…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-62C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-62C ¿Cómo se expresa la analogía modificada de Reynolds? ¿Cuál es el valor de éste? ¿Cuáles son sus limitaciones? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-61C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-61C ¿Cómo se expresa la analogía de Reynolds? ¿Cuál es el valor de éste? ¿Cuáles son sus limitaciones? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-60I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-60I Considere un flujo en la capa límite laminar sobre una placa plana. Determine las razones d/dt del aire (a 1 atm), agua líquida, isobutano, aceite de motor y mercurio. Evalúe todas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-59I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-59I Un perfil alar con una longitud característica de 0.2 ft se coloca sobre un flujo de aire a 1 atm y 60ºF, con una velocidad de flujo libre de 150 ft/s…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-58 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-58  Solución: Solución 1: Canal     CONSRepita el problema 6-57 para una holgura de 1 mm.ULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-57 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-57 Una flecha de 4 cm de diámetro gira a 5 200 rpm en una chumacera de hierro fundido (k
70 W/m · K) de 15 cm de largo y 8…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-56 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-56 Vuelva a considerar el problema 6-55. Mediante los resultados de este problema obtenga una relación para la velocidad volumétrica de generación de calor e · gen, en W/m3. A continuación, exprese…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-55 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-55 Considere el flujo de un fluido entre dos placas paralelas grandes isotérmicas separadas por una distancia L. La placa superior se mueve a una velocidad constante de V y se mantiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-54 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-54 Está fluyendo agua líquida a una velocidad de 3.0 m/s y 15°C sobre una placa de 0.3 m de ancho que está a 65°C. Usando EES, Excel u otro software comparable,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-53 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-53 Vuelva a considerar el problema 6-51. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto de la velocidad de la flecha sobre la potencia mecánica perdida por la disipación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-52 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-52 Repita el problema 6-51 si la flecha ha alcanzado la temperatura pico y, por lo tanto, la transferencia de calor hacia ella es despreciable y la temperatura de la chumacera todavía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-51 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-51 Una flecha de 6 cm de diámetro gira a 3 000 rpm en una chumacera de 20 cm de largo con una holgura uniforme de 0.2 mm. En las condiciones estacionarias…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-20C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-20C ¿Cuál es el significado físico del número de Prandtl? ¿El valor del número de Prandtl depende del tipo de flujo o de la configuración geométrica de éste? ¿Cambia el número de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-19C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-19C ¿Qué propiedad de los fluidos es responsable del desarrollo de la capa límite de la velocidad? ¿Para qué clase de fluidos no habrá capa límite de la velocidad sobre una placa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-18C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-18C ¿Cómo varía la viscosidad dinámica de a) los líquidos y b) los gases con la temperatura?. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-17C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-17C Considere dos pequeñas bolas idénticas de vidrio que se dejan caer en dos recipientes idénticos, uno lleno con agua y el otro con aceite. ¿Cuál de las dos bolas llegará primero…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-16C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-16C ¿Qué es la viscosidad? ¿Qué causa la viscosidad en los líquidos y en los gases? Típicamente, ¿la viscosidad dinámica es más alta para un líquido o para un gas? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-15C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-15C ¿Qué es fluido newtoniano? ¿El agua es un fluido newtoniano? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-14C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-14C ¿Qué es la condición de no deslizamiento? ¿Qué la causa? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-13 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-13 Durante el enfriamiento por aire de naranjas, toronjas e híbridos de mandarina-toronja el coeficiente de transferencia de calor por convección, radiación y evaporación combinadas, para velocidades del aire de 0.11
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SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 6-12 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 6-12 El coeficiente de transferencia de calor por convección para una persona vestida que está parada con aire en movimiento se expresa como h
14.8V0.69 para 0.15  V  1.5…