Capítulo 09. Convección natural

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-146 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-146 Las superficies superiores de prácticamente todos los colectores solares de placa plana se cubren con vidrio para reducir las pérdidas de calor de la placa de absorción. Aun cuando la cubierta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-145 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-145 Póngase en contacto con un fabricante de sumideros de calor de aluminio y obtenga el catálogo de sus productos para enfriar componentes electrónicos por convección natural y radiación. Escriba un ensayo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-144 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-144 Escriba un programa de computadora para mejorar el espaciamiento entre los dos vidrios de una ventana de hoja doble. Suponga que el espacio dejado se llena con aire seco a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-143 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-143 Escriba un programa de computadora para evaluar la variación de la temperatura con el tiempo de placas metálicas cuadradas delgadas que se sacan de un horno a una temperatura especificada y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-142 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-142 La fuerza impulsora primaria para la convección natural es a) fuerzas cortantes     b) fuerzas de flotación      c) fuerzas de presión       d) fuerzas de tensión superficial   …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-141 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-141 Dos cilindros concéntricos de diámetros Di
30 cm y Do
40 cm, y longitud L
5 m están separados por aire a la presión de 1 atm. Se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-140 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-140 Considere un cilindro horizontal de 0.2 m de diámetro y 1.8 m de largo en un cuarto a 20°C. Si la temperatura de la superficie exterior del cilindro es de 40°C,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-139 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-139 Un tramo de 4 m de largo de un tubo horizontal de 5 cm de diámetro, en el cual fluye un refrigerante, pasa a través de un cuarto que está a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-138 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-138 Un tanque esférico de 4 m de diámetro contiene agua con hielo a 0°C. El tanque es de pared delgada y, como consecuencia, se puede suponer que la temperatura de su…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-137 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-137 Una ventana vertical de doble hoja, de 0.9 m de alto y 1.5 m de ancho, consta de dos láminas de vidrio separadas por un espacio de aire de 2.0 cm,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-136 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-136 Se expone un bloque esférico de hielo seco a –79°C a aire atmosférico a 30°C. La dirección general en la cual el aire se mueve en esta situación es a) horizontal …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-135 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-135 Una ventana vertical de doble hoja consta de dos láminas de vidrio separadas por un espacio de aire de 1.2 cm, a la presión atmosférica. Las temperaturas de las superficies de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-134 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-134 Se va a enfriar un objeto caliente suspendido por un cordel, mediante convección natural en fluidos cuyo volumen cambia de manera diferente con la temperatura, a presión constante. En cuál fluido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-133 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-133 Considere un huevo caliente cosido en agua caliente en una nave espacial que está llena con aire a la presión y temperatura atmosféricas en todo momento. Si se descarta cualquier efecto…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-132 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-132 Los gases de escape de una fábrica se están descargando a través de una chimenea de 10 m de altura con un diámetro externo de 1 m. Los gases de escape…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-131 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-131 Dos esferas concéntricas con radios de 5 cm y 10 cm tienen temperaturas superficiales mantenidas en 200°C y 100°C, respectivamente. El espacio entre las dos superficies esféricas concéntricas está lleno con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-130 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-130 Incide radiación solar sobre la superficie de vidrio de un colector a razón de 650 W/m2. El vidrio transmite 88% de la radiación incidente y tiene una emisividad de 0.90. Las…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-129 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-129 Una hielera cuyas dimensiones exteriores son de 30 cm  40 cm  40 cm está hecha de espuma de estireno (k
0.033 W/m · K). Inicialmente, la hielera está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-128I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-128I Un pequeño resistor cilíndrico de 0.1 W montado en la parte inferior de un tablero de circuito que está en posición vertical tiene 0.3 in de largo y un diámetro de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-127 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-127 Repita el problema 9-126, suponiendo que la placa se va a colocar horizontalmente con a) los transistores dando hacia arriba y b) los transistores dando hacia abajo. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-126 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-126 Se va a enfriar un grupo de 25 transistores de potencia que disipan 1.5 W cada uno, sujetándolos a una placa cuadrada de aluminio anodizado en negro y montándola sobre la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-125 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-125 Los tragaluces o “ventanas en el techo” son de uso común en las casas y las instalaciones de fabricación dado que permiten que entre la luz natural durante el día y,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-124 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-124 Considere un calentador eléctrico de agua de 2 m de alto que tiene un diámetro de 40 cm y que mantiene el agua caliente a 60°C. El tanque está ubicado en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-123 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-123 Considere una bebida fría enlatada en aluminio que está inicialmente a una temperatura uniforme de 5°C. La lata tiene 12.5 cm de alto y un diámetro de 6 cm. La emisividad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-122I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-122I Repita el problema 9-120I suponiendo que el ventilador falla y, por consiguiente, todo el calor generado en el interior del ducto debe rechazarse hacia el aire ambiente por convección natural a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-121I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-121I Repita el problema 9-120I para un ducto circular horizontal de 4 in de diámetro. 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 9-120I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-120I Los componentes de un sistema electrónico que disipan 150 W están ubicados en un ducto horizontal de 5 ft de largo cuya sección transversal es de 6 in  6 in.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-119 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-119 Un colector solar consta de un tubo horizontal de aluminio, con diámetro exterior de 5 cm encerrado en un tubo concéntrico de vidrio delgado de 7 cm de diámetro. El agua…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-118 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-118 Un colector solar consta de un tubo horizontal de cobre con diámetro exterior de 5 cm encerrado en un tubo concéntrico de vidrio delgado de 9 cm de diámetro. El agua…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-117 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-117 Durante una visita a una planta, se observó que una sección de 2 m de alto y 1 m de ancho de la sección vertical del frente de la pared de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-116 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-116 Se diseña un calentador de espacio de resistencia eléctrica en tal forma que semeja una caja rectangular de 50 cm de alto, 80 cm de largo y 15 cm de ancho,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-115 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-115 Considere una ventana de hoja doble de 1.2 m de alto y 2 m de ancho que consta de dos capas de 3 mm de espesor de vidrio (k
0.78…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-114 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-114 Se usa un tanque esférico de 6 m de diámetro interno que está hecho de acero inoxidable (k
15 W/m · °C) para almacenar agua con hielo a 0°C en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-113 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-113 Una caja electrónica que consume 200 W de potencia se enfría por medio de un ventilador que sopla aire hacia dentro del recinto de la caja. Las dimensiones de dicha caja…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-112 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-112 Considere un colector solar de placa plana colocado horizontalmente sobre el techo plano de una casa. El colector tiene 1.5 m de ancho y 4.5 m de largo y la temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-111I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-111I Está fluyendo agua caliente a una velocidad promedio de 4 ft/s por un tubo de hierro fundido (k
30 Btu/h · ft · °F) cuyos diámetros interior y exterior son…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-110 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-110 Se usa un recipiente esférico de 30.0 cm de diámetro exterior, como un reactor para una reacción endotérmica lenta. El recipiente está por completo sumergido en un tanque grande lleno de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-109 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-109 Se coloca horizontalmente un cilindro de 12 cm de diámetro y 15 m de largo, con una temperatura superficial de 10°C, en aire a 40°C. Calcule la razón estacionaria de transferencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-108 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-108 Una placa (0.5 m 0.5 m) está inclinada a un ángulo de 30°. La superficie superior de la placa está bien aislada. Estime la razón de pérdida de calor de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-107 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-107 Considere una placa horizontal de L L de dimensiones que se coloca en aire en calma con su superficie caliente hacia arriba. Si la temperatura de película es de 20°C y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-106 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-106 Determine el factor U total para una ventana de doble batiente con marco de madera, hoja doble, espacio de aire de 13 mm y espaciadores metálicos y compare sus resultados con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-105 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-105 Se está considerando una ventana de doble batiente con marco de madera, encristalado de vidrio y espaciadores metálicos para una abertura que tiene 1.2 m de alto y 1.8 m de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-104I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-104I Considere una casa común con paredes R-13 (paredes que tienen un valor R de 13 h · ft2 · °F/Btu). Compare esto con el valor R de las ventanas comunes de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-103 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-103 Considere una casa en Atlanta, Georgia, que se mantiene a 22°C y tiene un total de 14 m2 de área de ventanas. Éstas son de doble batiente con marcos de madera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-102 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-102 El propietario de una casa vieja en Wichita, Kansas, está considerando reemplazar las ventanas de doble batiente, marco de madera y una sola hoja existentes con ventanas de hoja doble y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-101 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-101 El fabricante de una ventana fija de marco de madera con encristalado doble da como su factor U total el de U
2.76 W/m2 · °C, en las condiciones de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-100 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-100 Determine el factor U para la sección del centro del vidrio de una ventana de hoja doble con un espacio de aire de 13 mm, para las condiciones de diseño de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-99C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-99C ¿Cómo son en comparación las magnitudes relativas de los factores U de las ventanas con marcos de aluminio, madera y vinilo? Suponga que las ventanas son idénticas, excepto por los marcos.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-98C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-98C ¿La razón de la transferencia de calor a través del encristalado de una ventana de hoja doble es más alta en el centro o en la sección del borde del área…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-97C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-97C Considere una ventana de hoja doble cuyo espacio de aire se vacía y llena con gas argón. ¿De qué manera el reemplazo del aire en la brecha por argón afectará la…