Capítulo 07. Convección externa forzada

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-137 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-137 Obtenga información acerca de la congelación y las condiciones en las que ocurre. Con las relaciones del problema 7-108I, prepare una tabla que muestre cuánto tiempo pueden permanecer las personas en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-136 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-136 La decisión de invertir o no en una medida de ahorro de energía se toma sobre la base del tiempo para que se pague por sí misma en ahorros de energía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-135 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-135 Conduzca este experimento para determinar el coeficiente de pérdida de calor de la casa o apartamento donde vive, en W/°C o Btu/h · ft · °F. En primer lugar asegúrese de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-134 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-134 En promedio, las casas superaisladas usan sólo 15% del combustible requerido para calentar la casa convencional del mismo tamaño construida antes de la crisis energética de la década de 1970. Escriba…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-133 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-133 Fluye aire ambiente a 20°C y a una velocidad de 4.2 m/s sobre un objeto esférico caliente de 30 cm de diámetro. Si la temperatura promedio de la superficie del objeto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-132 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-132 Jakob sugiere que se use la siguiente correlación para tubos cuadrados sumergidos a un flujo cruzado de líquido: Nu 0.102 Re0.625 Pr1/3 Fluye agua (k 0.61 W/m · K, Pr 6)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-131 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-131 Fluye aire (Pr 0.7, k 0.026 W/m · K) a 200°C a través de tubos de 2 cm de diámetro cuya temperatura superficial es de 50°C, con un número de Reynolds…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-130 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-130 Fluye aire (k 0.028 W/m · K, Pr 0.7) a 50°C y con una velocidad tal que el número de Reynolds al final de la placa es 10 000 a lo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-129 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-129 Fluye viento a 30°C y a una velocidad de 25 km/h sobre un tanque esférico de 0.5 m de diámetro que contiene agua con hielo a 0°C. Si el tanque está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-128 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-128 Jakob sugiere que se use la siguiente correlación para tubos cuadrados sumergidos a un flujo cruzado de líquido: Nu 0.102 Re0.675 Pr1/3 Fluye agua (k 0.61 W/m · K, Pr 6)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-127 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-127 Fluye agua de la cocina a 10°C y a una velocidad de 1.1 m/s sobre un tubo de 10 cm de diámetro. Agua geotérmica entra al tubo a 90°C, a razón…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-126 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-126 Fluye aire a 25°C y a una velocidad de 4 m/s sobre un tubo liso de 5 cm de diámetro y 1.7 m de largo. Un refrigerante a –15°C fluye dentro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-125 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-125 Fluye aire a 25°C y a una velocidad de 4 m/s sobre un tubo liso de 4 cm de diámetro y 1.7 m de largo. Un refrigerante a 15°C fluye dentro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-124 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-124 Fluye aceite de motor a 105°C y a una velocidad de 1.5 m/s sobre la superficie de una placa plana cuya temperatura es de 15°C. La fuerza local de arrastre por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-123 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-123 Fluye agua a 75°C y a una velocidad de 1.5 m/s sobre una superficie de una placa de 2 m de largo y 2 m de ancho cuya temperatura es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-122 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-122 Fluye aire a 15°C y a una velocidad de 3.5 m/s sobre una placa plana sujeta a un flujo uniforme de calor de 240 W/m2. La temperatura superficial de la placa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-121 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-121 Para el flujo laminar a lo largo de una placa plana, se esperaría el coeficiente local más grande de transferencia de calor por convección para los mismos números de Reynolds y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-120 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-120 Fluye aire a 20°C y a una velocidad de 5 m/s sobre una superficie de una placa de 4 m de largo y 3 m de ancho cuya temperatura es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-119 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-119 Fluye aire a 20°C y a una velocidad de 7 m/s sobre una superficie de una placa de 4 m de largo y 3 m de ancho cuya temperatura es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-118 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-118 Fluye aire a 20°C y a una velocidad de 5 m/s sobre una superficie de una placa de 4 m de largo y 3 m de ancho cuya temperatura es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-117 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-117 Una barra cilíndrica se coloca en un flujo de aire a 20ºC (1 atm) con una velocidad de 10 m/s que fluye perpendicularmente a ella. La barra tiene un diámetro de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-116 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-116 El flujo de aire a 1 atm fluye, a una velocidad de 15 m/s, en paralelo sobre una placa plana de 3 m de largo donde hay un tramo inicial sin…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-115I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-115I Una lámina de hoja metálica de 15 ft de largo se está transportando por una banda a una velocidad de 16 ft/s. Para tratar el recubrimiento de la superficie superior de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-114 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-114 Se usa un arreglo de elementos eléctricos de calentamiento en un calefactor de ducto de aire, como se muestra en la figura. Cada elemento tiene una longitud de 200 mm y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-113 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-113 Repita el problema 7-112 para una esfera con un diámetro de 5 mm. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-112 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-112 Se enfría una esfera pequeña de plomo, cuyo diámetro es de 3.0 mm, desde una temperatura promedio de 200°C hasta 54°C, dejándola caer dentro de una columna alta llena con aire…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-111 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-111 Fluye aceite a 60°C y a una velocidad de 20 cm/s, sobre una placa plana de 5.0 m de largo y 1.0 m de ancho mantenida a una temperatura constante de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-110 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-110 Fluye aire a 15°C, 1 atm y a una velocidad de 3.0 m/s sobre una placa de 0.3 m de ancho que está a 65°C. Calcule las cantidades siguientes en x…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-109I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-109I Vuelva a considerar el problema 7-108I. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), trace gráficas de las temperaturas equivalentes por enfriamiento debido al viento, en °F, en función de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-108I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-108I Se sabe bien que el aire frío se siente mucho más helado cuando sopla el viento debido al “efecto de enfriamiento” de este último. Este efecto se debe al aumento en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-107 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-107 Cuatro transistores de potencia, que disipan 10 W cada uno, están montados sobre una delgada placa de aluminio vertical (k 237 W/m · K) de 22 cm 22 cm de dimensiones.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-106 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-106 Repita el problema 7-105 para oxígeno líquido, el cual tiene una temperatura de ebullición de 183°C, un calor de vaporización de 213 kJ/kg y una densidad de 1 140 kg/m3 a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-105 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-105 La temperatura de ebullición del nitrógeno a la presión atmosférica al nivel del mar (una presión de 1 atm) es de –196°C. Por lo tanto, el nitrógeno es de uso común…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-104 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-104 El motor de un automóvil se puede considerar como un bloque rectangular de 0.4 m de alto, 0.60 m de ancho y 0.7 m de largo. La superficie inferior del bloque…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-103 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-103 Considere una casa que se mantiene a 24°C en todo momento. Sus paredes tienen aislamiento con R-3.38 en unidades SI (es decir, un valor L/k o resistencia térmica de 3.38 m2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-102 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-102 Vapor de agua a 250°C fluye en un tubo de acero inoxidable (k 15 W/m · °C) cuyos diámetros interior y exterior son de 4 cm y 4.6 cm, respectivamente. El…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-101 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-101 El techo de una casa consta de una losa de concreto (k 2 W/m · °C) de 15 cm de espesor, 15 m de ancho y 20 m de largo. El coeficiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-100I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-100I Un transistor con una altura de 0.32 in y un diámetro de 0.22 in está montado sobre un tablero de circuito. El transistor se enfría por aire que fluye sobre él…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-99 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-99 Repita el problema 7-98 si la superficie interior del tanque está a 0°C pero considere la resistencia térmica del propio tanque y la transferencia de calor por radiación. Suponga que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-98 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-98 Se usa un tanque esférico con un diámetro interno de 3 m y hecho de acero inoxidable (k 15 W/m · °C) de 1 cm de espesor para almacenar agua con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-97 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-97 Un tablero de circuito de 0.5 cm de espesor, 12 cm de altura y 18 cm de largo aloja 80 chips lógicos muy cercanos entre sí sobre uno de sus lados;…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-96 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-96 Considere una persona que trata de mantenerse fresca en un día caliente de verano al encender un ventilador y exponer su cuerpo al flujo de aire. La temperatura del aire es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-95 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-95 Considere una casa que se mantiene a una temperatura constante de 22°C. Una de sus paredes tiene tres ventanas de vidrio de una sola hoja, de 1.5 m de alto y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-94I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-94I El compartimiento de pasajeros de una camioneta pequeña que viaja a 70 mph se puede considerar como una caja rectangular larga de 3.2 ft de alto, 6 ft de ancho y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-93 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-93 En un esfuerzo por incrementar la eliminación de calor de una superficie caliente a 120°C, una aleta cilíndrica de espiga (kf 237 W/m · K) con un diámetro de 5 mm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-92 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-92 Aire (1 atm, 5°C) con una velocidad de flujo libre de 2 m/s fluye paralelamente a las superficies superior e inferior de una delgada placa plana en reposo de 1 m…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-91 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-91 Un chip de silicio de 20 mm 20 mm de dimensiones está montado de tal forma que sus bordes están insertos al sustrato. El sustrato cuenta con un tramo inicial sin…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-90 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-90 Un banco consta de 300 tubos a una distancia de 6 cm entre las líneas centrales de cualesquiera de dos tubos adyacentes. Se aproxima aire al banco en la dirección perpendicular…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-89 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-89 Repita el problema 7-88 para la configuración escalonada con SL ST 6 cm. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-88 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 7-88 En una instalación industrial se va a precalentar el aire para la combustión antes de meterlo en un horno, por medio de agua caliente a 90°C que fluye por los tubos…