Capítulo 09. Convección natural

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-96C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-96C Considere una ventana de hoja doble cuyo ancho del espacio de aire es de 20 mm. Ahora, se usa una película delgada de poliéster para dividir el espacio de aire en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-95C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-95C En una ventana común de hoja doble cerca de la mitad de la transferencia de calor es por radiación. Describa una manera práctica de reducir la componente de radiación de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-94C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-94C Considere tres ventanas semejantes de hoja doble con anchos de la brecha de aire de 5, 10 y 20 mm. ¿Para cuál de los casos será mínima la transferencia de calor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-93C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-93C ¿Por qué las ventanas se consideran en tres regiones al analizar la transferencia de calor a través de ellas? Nombre esas tres regiones y explique de qué manera se determina el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-92 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-92 Un cilindro horizontal de 15 cm de diámetro tiene una temperatura superficial mantenida a 120°C. Agua a 40°C fluye alrededor del cilindro con una velocidad de 0.2 m/s. Determine el número…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-91 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-91 Una barra de 150 mm de diámetro y 1 m de largo está colocada en posición horizontal y tiene agua fluyendo alrededor de su superficie exterior a 40°C, y la temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-90 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-90 Una barra vertical de 150 mm de diámetro y 1 cm de largo tiene agua fluyendo alrededor de su superficie exterior a una velocidad de 0.5 m/s. La temperatura del agua…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-89 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-89 En una instalación de producción, placas delgadas cuadradas, con un tamaño de 3 m
3 m, que están saliendo del horno a 270°C se enfrían soplando aire ambiente a 18°C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-88 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-88 Considere una placa vertical de 5 m de largo cuya temperatura es de 60°C en agua a 25°C. Determine la velocidad del movimiento forzado arriba de la cual la transferencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-87 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-87 Vuelva a considerar el problema 9-86. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica de la velocidad del movimiento forzado arriba de la cual la transferencia de calor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-86 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-86 Considere una placa vertical de 6 m de largo cuya temperatura es de 85°C en aire a 30°C. Determine la velocidad del movimiento forzado arriba de la cual la transferencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-85 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-85 Un tablero de circuito de 12 cm de alto y 20 cm de ancho aloja sobre su superficie 100 chips lógicos con muy poco espacio entre ellos, disipando cada uno de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-84C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-84C Cuando no es despreciable la convección natural ni la forzada, ¿es correcto calcular cada una de ellas en forma independiente y sumarlas para determinar la transferencia total de calor por convección? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-83C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-83C  ¿En qué condiciones la convección natural mejora la convección forzada y en qué condiciones la daña? 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 9-82C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-82C ¿Cuándo la convección natural es despreciable y cuándo no lo es en la transferencia de calor por convección forzada? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-81 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-81 Considere dos cilindros horizontales concéntricos con diámetros de 55 cm y 65 cm, respectivamente, y una longitud de 125 cm. Las superficies de los cilindros exterior e interior se mantienen a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-80I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-80I Vuelva a considerar el problema 9-79I. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto del espesor de la brecha de aire sobre las velocidades de la transferencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-79I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-79I Una ventana vertical de hoja doble, de 5 ft de alto y 6 ft de ancho consta de dos láminas de vidrio separadas por una brecha de aire de 0.8 in,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-78 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-78 Vuelva a considerar el problema 9-77. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica de la razón de la pérdida de calor del agua por convección natural en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-77 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-77 Se construye un colector solar simple colocando un tubo de plástico transparente, de 5 cm de diámetro, alrededor de una manguera para jardín cuyo diámetro exterior es de 1.6 cm. La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-76 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-76 A menudo los colectores solares de placa plana se inclinan hacia el Sol para interceptar una mayor cantidad de radiación solar directa. El ángulo de inclinación con respecto a la horizontal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-75 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-75 Vuelva a considerar el problema 9-74. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica de la razón de la transferencia de calor en función de la temperatura superficial…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-74 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-74 Dos esferas concéntricas de diámetros de 15 cm y 25 cm están separadas por aire a una presión de 1 atm. Las temperaturas superficiales de las dos esferas que encierran el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-73 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-73 Una ventana vertical de hoja doble, de 1.5 m de alto y 2.8 m de ancho, consta de dos capas de vidrio separadas por una brecha de aire a la presión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-72 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-72 Un recinto vertical de 1.5 m de alto y 3.0 m de ancho consta de dos superficies separadas por un espacio de 0.4 m lleno de aire a la presión atmosférica.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-71 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-71 Demuestre que la resistencia térmica de un recinto cerrado rectangular se puede expresar como R
Lc/(Ak Nu), en donde k es la conductividad térmica del fluido en el recinto. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-70 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-70 Dos esferas concéntricas con radios de 5 cm y 10 cm tienen temperaturas superficiales mantenidas en 100°C y 200°C, respectivamente. El recinto entre las dos superficies esféricas está lleno con gas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-69 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-69 Considere un recinto rectangular de 3 m de altura que consiste en dos superficies separadas por una brecha de aire de 0.1 m a 1 atm. Si las temperaturas superficiales de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-68C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-68C ¿Qué representa la conductividad efectiva de un recinto cerrado? ¿Cómo está relacionada la razón entre la conductividad efectiva y la conductividad térmica con el número de Nusselt? Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-67C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-67C Considere una ventana de hoja doble que consta de dos láminas de vidrio separadas por un espacio de aire de 1 cm de ancho. Alguien sugiere insertar una delgada lámina de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-66C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-66C Alguien afirma que el espacio de aire en una ventana de hoja doble mejora la transferencia de calor desde una casa debido a las corrientes de convección natural que se presentan…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-65C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-65C Los compartimientos superior e inferior de un recipiente bien aislado están separados por dos láminas paralelas de vidrio con un espacio de aire entre ellas. Uno de los compartimientos se va…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-64 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-64 Vuelva a considerar el sumidero de calor del problema 9-63. Para mejorar la transferencia de calor se coloca un recubrimiento (una delgada placa metálica rectangular), cuya área superficial es igual al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-63 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-63 Los sumideros de calor de aluminio de perfil rectangular son de uso común para enfriar componentes electrónicos. Considere un sumidero que se encuentra en el mercado, de 7.62 cm de largo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-62I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-62I Vuelva a considerar el problema 9-61I. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto de la longitud de las aletas en la dirección vertical sobre la razón de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-61I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-61I Se debe enfriar una superficie vertical caliente de 6 in de ancho y 8 in de alto que está en aire a 78°F por medio de un sumidero de calor con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-60 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-60 Se debe enfriar una superficie vertical caliente de 15 cm de ancho y 18 cm de alto que está en aire a 20°C por medio de un sumidero de calor con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-59C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-59C Considere un sumidero de calor con espaciamiento óptimo de las aletas. Explique cómo resultará afectada la transferencia de calor desde este sumidero a) eliminando algunas de las aletas en él y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-58C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-58C ¿Por qué los sumideros de calor con aletas colocadas muy cercanas entre sí no son apropiados para la transferencia de calor por convección natural, aun cuando incrementan más el área superficial…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-57C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-57C ¿Por qué se usan con frecuencia superficies con aletas en la práctica? ¿Por qué estas superficies se conocen como sumideros de calor en la industria electrónica? Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-56 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-56 Una señal de tráfico de 0.2 m  0.2 m de dimensiones tiene una absortividad de 0.6 y una emisividad de 0.7. La radiación solar es incidente sobre la señal a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-55 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-55 Considere un cilindro con una longitud de 15 cm y un diámetro de 10 cm. El cilindro tiene una temperatura superficial de 43°C, mientras que la temperatura del aire ambiental es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-54 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-54 Se debe calentar agua en un tanque de 40 L de 15°C hasta 45°C por medio de un calentador esférico de 6 cm de diámetro cuya temperatura superficial se mantiene a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-53 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-53 El siguiente experimento se lleva a cabo para determinar el coeficiente de transferencia de calor por convección natural para un cilindro horizontal que tiene 80 cm de largo y 2 cm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-52 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-52 Vuelva a considerar el problema 9-51. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica de la temperatura del agua en el recipiente en función del tiempo de calentamiento,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-51 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-51 Un recipiente rectangular de 28 cm de alto, 18 cm de largo y 18 cm de ancho suspendido en un cuarto a 24°C está lleno inicialmente con agua fría a 2°C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-50I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-50I Vuelva a considerar el problema 9-49I. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica de la razón de la transferencia de calor por convección natural, para diferentes orientaciones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-49I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-49I Considere una placa cuadrada delgada de 2 ft
2 ft en un cuarto a 75°F. Uno de los lados de la placa se mantiene a una temperatura de 130°F, en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-48 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-48 Un tanque cilíndrico de propano, de 1.5 m de diámetro y 4 m de largo está lleno inicialmente con propano líquido, cuya densidad es de 581 kg/m3. El tanque se expone…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-47 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-47 Las superficies laterales de un horno industrial cúbico de 3 m de alto en el que se quema gas natural no están aisladas y se mide que la temperatura en la…