Capítulo 08. Convección interna forzada

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-125 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-125 Debe enfriarse una computadora de escritorio por medio de un ventilador. Los componentes electrónicos de la computadora consumen 80 W de potencia en las condiciones de plena carga. La computadora se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-124 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-124 Diseñe un intercambiador de calor para pasteurizar leche por medio de vapor de agua en una planta de lácteos. La leche debe fluir por un banco de tubos con diámetro interno…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-123 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-123 Por lo común las cajas electrónicas, como las computadoras, se enfrían por medio de un ventilador. Escriba un ensayo sobre el enfriamiento por aire forzado de las cajas electrónicas y acerca…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-122 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-122 Entra aire (cp
1 000 J/kg · K) a un ducto subacuático de 16 cm de diámetro y 19 m de largo, a 50°C y 1 atm, con una velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-121 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-121 Entra aire a un tubo de 7 cm de diámetro y 4 m de largo, a 65°C y sale a 15°C. Se observa que el tubo es aproximadamente isotérmico a 5°C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-120 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-120 Entra aire a 110°C a un ducto de 18 cm de diámetro y 9 m de largo, a una velocidad de 4.5 m/s. Se observa que el ducto es aproximadamente isotérmico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-119 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-119 Fluye agua en un tubo de 2 cm de diámetro y 3 m de largo, cuyas paredes se mantienen a 100°C, con una temperatura media de fluido de 25°C y un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-118 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-118 Entra agua a un tubo de 5 mm de diámetro y 13 m de largo, a 45°C con una velocidad de 0.3 m/s. El tubo se mantiene a una temperatura constante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-117 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-117 Entra agua a un tubo de 5 mm de diámetro y 13 m de largo, a 45°C con una velocidad de 0.3 m/s. El tubo se mantiene a una temperatura constante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-116 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-116 Entra agua a un tubo de 5 mm de diámetro y 13 m de largo, a 15°C con una velocidad de 0.3 m/s, y sale a 45°C. El tubo está sujeto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-115 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-115 Aceite de motor fluye en un tubo horizontal de 15 cm de diámetro con una velocidad de 1.3 m/s, experimentando una caída de presión de 12 kPa. La necesidad de potencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-114 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-114 Aceite de motor a 60°C (m
0.07399 kg/m · s, r
864 kg/m3) fluye en un tubo de 5 cm de diámetro con una velocidad de 2.2 m/s. La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-113 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-113 Entra aire a un ducto a 20°C, a razón de 0.8 m3 /s, y se calienta hasta 150°C por medio de la condensación de vapor de agua en el exterior a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-112 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-112 Entra agua (cp
4 180 J/kg · K) a un tubo de 12 cm de diámetro y 8.5 cm de largo, a 75°C y a razón de 0.35 kg/s, y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-111 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-111 Entra aire (cp
1 007 J/kg · °C) a un tubo de 17 cm de diámetro y 4 m de largo, a 65°C y a razón de 0.08 kg/s, y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-110 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-110 Entra agua a un tubo circular, cuyas paredes se mantienen a temperatura constante, con un gasto y temperatura especificados. Para el flujo turbulento completamente desarrollado, el número de Nusselt se puede…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-109 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-109 A una velocidad de 4.5 m/s, entra aire a 10°C a un ducto rectangular de 18 m de largo cuya sección transversal es de 0.15 m × 0.20 m. El ducto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-108 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-108 Entra agua (m
9.0 × 10–4 kg/m · s, r
1 000 kg/m3) a un tubo de 4 cm de diámetro y 3 m de largo, cuyas paredes se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-107 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-107 La temperatura media de todo el fluido que fluye por un tubo o ducto se define como 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 8-106 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-106 Se dice que el flujo forzado interno está completamente desarrollado una vez que la _________en una sección transversal ya no cambia en la dirección del flujo. a) distribución de temperatura   …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-105 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-105 Aire (1 atm) ingresa a un tubo circular de 5 mm de diámetro y a una velocidad promedio de 5 m/s. La pared del tubo se mantiene a una temperatura superficial…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-104 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-104 Un fluido (r
1 000 kg/m3, m
1.4  103 kg/m · s, cp
4.2 kJ/kg · K, y k
0.58 W/m · K) fluye a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-103I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-103I Una sección anular de tubo doble tiene diámetros interno y externo de 1 in y 4 in, respectivamente. Agua líquida fluye a una razón de flujo de masa de 396 lbm/h…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-102 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-102 Entra petróleo crudo a 22°C a un tubo de 20 cm de diámetro con una velocidad promedio de 32 cm/s. La temperatura promedio de la pared del tubo es de 2°C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-101 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-101 Se calientan 100 kg/s de petróleo crudo desde 20°C hasta 40°C, en el lado de tubos de un intercambiador de calor de tubos múltiples. El flujo de petróleo crudo se divide…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-100 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-100 Un hidrocarbono líquido entra a un tubo de 2.5 cm de diámetro que tiene 5.0 m de largo. La temperatura de entrada del líquido es de 20°C y la de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-99 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-99 Se va a calentar aceite a 15°C por medio de vapor saturado de agua a 1 atm en un intercambiador de calor de tubo doble hasta una temperatura de 25°C. Los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-98 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-98 Aire frío a 5°C entra a un tubo isotérmico de 12 cm de diámetro y 20 m de largo a una velocidad de 2.5 m/s y sale a 19°C. Estime la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-97 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-97 Vapor geotérmico de agua a 165°C se condensa en el lado de coraza de un intercambiador de calor sobre los tubos por los cuales fluye agua. El agua entra en los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-96 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-96 Gases de escape que salen de un motor diesel en reposo a 450°C ingresan a un tubo de 15 cm de diámetro a una velocidad promedio de 7.2 m/s. La temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-95 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-95 Repita el problema 8-94 para un tubo hecho de cobre (k
386 W/m °C), en lugar de hierro fundido. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-94 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-94 Agua caliente a 90°C entra a una sección de 15 m de un tubo de hierro fundido (k
52 W/m °C) cuyos diámetros interior y exterior son de 4 y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-93I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-93I Aire fluye por un tubo de cobre sumergido en agua con paredes delgadas y de 4 in de diámetro. El agua se mantiene a una temperatura constante de 60°F y el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-92 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-92 Agua líquida ingresa a un ducto rectangular liso de 10 m de largo con a
50 mm y b
25 mm. La temperatura superficial se mantiene constante y el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-91I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-91I Los gases de escape del motor de un automóvil salen de la cámara de combustión y entran en un tubo de acero de pared delgada de 8 ft de largo y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-90 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-90 Repita el problema 8-89. Si se formó una capa de 0.25 mm de espesor de depósito mineral (k
3 W/m °C) sobre la superficie interior del tubo. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-89 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-89 Una casa construida sobre la ribera de un río se debe enfriar en verano mediante el agua fría de ese río, el cual fluye a una temperatura promedio de 15°C. Un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-88 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-88 El perfil de velocidades, en m/s, en el flujo laminar completamente desarrollado en un tubo circular se expresa por u(r)
4(1 100r2), donde r es la distancia radial a partir…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-87 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-87 Repita el problema 8-86 para tubos de hierro fundido del mismo diámetro. 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 8-86 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-86 Un sistema geotérmico de calefacción de un distrito comprende el transporte de agua geotérmica a 110°C desde un pozo hasta una ciudad que está más o menos a la misma elevación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-85 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-85 Entra agua a 1 800 kg/h y 10°C a un tubo liso de 10 mm de diámetro cuya temperatura de pared se mantiene a 49°C. Calcule a) la longitud necesaria del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-84 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-84 Repita el problema 8-83 para un gasto de 20 kg/s 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 8-83 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-83 Se calienta agua a razón de 10 kg/s desde una temperatura de 15°C hasta 35°C, haciendo pasar a través de ella cinco tubos idénticos, cada uno de 5.0 cm de diámetro,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-82 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-82 Se enfría un chip de silicio mediante el paso de agua por microcanales grabados en la parte posterior del mismo, como se muestra en la figura P8-82. Los canales están cubiertos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-81 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-81 En un esfuerzo por encontrar la mejor forma de enfriar un tubo de cobre liso de pared delgada, un ingeniero decide hacer fluir aire a través de él o alrededor de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-80 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-80 Mercurio líquido fluye a 0.06 kg/s a través de un tubo de 5 cm de diámetro con temperaturas medias de entrada y salida de 100°C y 200°C, respectivamente. La temperatura superficial…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-79 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-79 Para enfriar un almacén en verano sin utilizar un sistema convencional de aire acondicionado, el dueño decidió contratar a un ingeniero para que diseñara un sistema alternativo que utilizara el agua…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-78I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-78I Un tubo con una configuración de entrada de borde cuadrado está sometido en su superficie al flujo de calor uniforme de 8 kW/m2. El tubo tiene un diámetro interno de 0.622…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 8-77 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-77 Repita el problema 8-76 para el lugar x/D
90. 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 8-76 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 8-76 Una mezcla de etilenglicol y agua destilada con una fracción de masa de etilenglicol de 0.72 y un gasto de 2.05  10–4 m3/s fluye dentro de un tubo con un…