Capítulo 09. Convección natural

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-46 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-46 Repita el problema 9-45 suponiendo que el tablero de circuito está en posición horizontal con a) los chips hacia arriba y b) los chips hacia abajo Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-45 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-45 Un tablero de circuito de 50 cm
50 cm que contiene 121 chips cuadrados sobre uno de sus lados se va a enfriar por convección natural y radiación combinadas, montándolo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-44 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-44 Vuelva a considerar el problema 9-42. Para reducir las pérdidas de calor se propone aislar el tubo de vapor con fibra de vidrio (k 0.038 W/m · °C) de 5 cm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-43 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-43 Vuelva a considerar el problema 9-42. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto de la temperatura del tubo de vapor de agua sobre la razón de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-42 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-42 Durante una visita a una planta en la que se fabrica lámina de plástico se observó que una sección de 45 m de largo de un tubo de vapor de agua,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-41 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-41 Un alambre eléctrico de 3 mm de diámetro y 12 m de largo está firmemente envuelto con una cubierta de plástico de 1.5 mm de grueso cuya conductividad térmica y emisividad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-40 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-40 Considere una ventana de vidrio de 1.2 m de alto y 2 m de ancho con un espesor de 6 mm, conductividad térmica k 0.78 W/m · °C y emisividad e…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-39 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-39 Vuelva a considerar el problema 9-38. Para reducir el costo de calentamiento del tubo, se propone aislarlo con fibra de vidrio (k 0.035 W/m · °C) suficientemente grueso, envuelto con hoja…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-38 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-38 Con frecuencia, los fluidos espesos como el asfalto y las ceras, y los tubos en los cuales fluyen se calientan con el fin de reducir la viscosidad de aquéllos y, de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-37 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-37 Se va a calentar un cuarto por medio de una estufa en la que se quema carbón mineral, la cual es una cavidad cilíndrica con un diámetro exterior de 50 cm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-36 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-36 Repita el problema 9-35 para una placa de aluminio pintada de negro mate (absortividad solar de 0.98 y emisividad de 0.98) y también para una placa pintada de blanco (absortividad solar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-35 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-35 Un fabricante produce placas de absorción que tienen un tamaño de 1.2 m  0.8 m, para que se usen en colectores solares. El lado posterior de la placa está intensamente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-34 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-34 Una parrilla circular de 0.2 m de diámetro tiene una emisividad de 0.8. Si la temperatura superficial se mantiene a 150°C, determine la potencia eléctrica necesaria cuando el aire ambiente y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-33 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-33 Considere una placa vertical con una longitud L, colocada en aire en calma. Si la temperatura de película es de 20°C y el número promedio de Nusselt de convección natural es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-32 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-32 Vuelva a considerar el problema 9-31. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), investigue los efectos de la temperatura ambiente y de la emisividad del tablero sobre la temperatura de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-31 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-31 Considere un tablero de circuito impreso (PCB) de 15 cm  20 cm que tiene componentes electrónicos sobre uno de sus lados. El tablero se coloca en un cuarto a 20°C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-30 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-30 Vuelva a considerar el problema 9-29. Con el fin de reducir el costo de calentamiento del agua se propone aislar las superficies laterales y el fondo del recipiente con fibra de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-29 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-29 En una planta que fabrica pinturas enlatadas en aerosol las latas se prueban en relación con la temperatura en baños de agua a 60°C, antes de ser embarcadas, para garantizar que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-28 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-28 Repita el problema 9-27 para una cacerola cuya superficie exterior está pulida y tiene una emisividad de 0.1. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-27 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-27 Está hirviendo agua en una cacerola de 12 cm de profundidad con un diámetro exterior de 25 cm, que está colocada sobre la parte superior de una estufa. El aire ambiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-26 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-26 Un calentador cilíndrico de resistencia de 450 W tiene 0.75 m de largo y 0.5 cm de diámetro. El alambre de resistencia está colocado horizontalmente en un fluido a 20°C. Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-25 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-25 Un foco incandescente es un aparato barato pero muy ineficiente que convierte la energía eléctrica en luz. Transforma alrededor de 5% de la energía eléctrica que consume en luz, mientras que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-24I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-24I Una persona promedio genera calor a razón de 240 Btu/h mientras está en reposo en un cuarto a 70°F. Suponiendo que la cuarta parte de este calor se pierde por la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-23 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-23 Una sección de 12 m de largo de un tubo horizontal de agua caliente de 5 cm de diámetro pasa a través de un cuarto grande cuya temperatura es de 27°C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-22 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-22 Se disipa la energía térmica generada por la resistencia eléctrica de un cable desnudo de 5 mm de diámetro y 4 m de largo hacia el aire circundante que se encuentra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-21 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-21 Se liberan a la atmósfera gases de combustión de un incinerador, usando una chimenea que tiene 0.6 m de diámetro y 10.0 m de alto. La superficie exterior de la chimenea…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-20 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-20 Considere una placa delgada horizontal de 16 cm de largo y 20 cm de ancho suspendida en aire que se encuentra a 20°C. La placa está equipada con elementos eléctricos de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-19 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-19 Una lata con aceite de motor, de 150 mm de largo y 100 mm de diámetro se coloca en posición vertical dentro de la cajuela de un automóvil. En un día…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-18 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-18 Una lata de aluminio con soda de 150 mm de longitud y 60 mm de diámetro se coloca en posición horizontal dentro del compartimiento de un refrigerador que mantiene una temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-17C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-17C ¿Cuál es la diferencia entre el número de Rayleigh y el de Grashof? 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 9-16C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-16C ¿Una placa caliente horizontal cuyo lado posterior está aislado se enfriará con mayor o con menor rapidez cuando su superficie caliente está hacia abajo en lugar de hacia arriba? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-15C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-15C ¿En qué condiciones se puede tratar la superficie exterior de un cilindro vertical como una placa vertical en los cálculos de convección natural? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-14C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-14C Considere la convección natural laminar desde una placa caliente vertical. ¿El flujo de calor será más alto en la parte superior o en la inferior de la placa? ¿Por qué? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-13 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-13 Una barra larga de 2 pulgadas de diámetro con una temperatura superficial de 200°F se sumerge en un recipiente con un fluido. Determine los números de Grashof y Rayleigh si el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-12 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-12 Una placa de 10 cm  10 cm de dimensiones tiene una temperatura superficial constante de 150°C. Determine el número de Grashof si la placa está en los siguientes fluidos: aire…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-11 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-11 La densidad de agua líquida puede correlacionarse como (T)
1 000 – 0.0736T – 0.00355T2 donde y T son kg/m3 y °C, respectivamente. Determine el coeficiente de expansión volumétrica a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-10 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-10 Mediante su definición y los valores listados en la tabla A-9, determine el coeficiente de expansión volumétrica de agua líquida saturada a 70°C. Compare el resultado con el valor tabulado en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-9 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-9 Demuestre que el coeficiente de expansión volumétrica de un gas ideal es b
1/T, en donde T es la temperatura absoluta. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-8C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-8C Físicamente ¿qué representa el número de Grashof? ¿Cuál es la diferencia entre el número de Grashof y el de Reynolds? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-7C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-7C Considere un fluido cuyo volumen no cambia con la temperatura, a presión constante. ¿Qué puede decir el lector acerca de la transferencia de calor por convección natural en este medio? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-6C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-6C Considere dos fluidos, uno con un coeficiente grande de expansión volumétrica y el otro con uno pequeño. ¿En cuál de los dos fluidos una superficie caliente iniciará corrientes más fuertes de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-5C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-5C ¿Cuándo se hundirá más el casco de un barco en el agua: cuándo está navegando en agua dulce o en agua de mar? ¿Por qué? Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-4C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-4C Considere un huevo cocido caliente en una nave espacial que en todo momento está llena con aire a la presión y temperatura atmosféricas. ¿El huevo se enfriará más rápida o más…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-3C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-3C ¿Qué es la fuerza de flotabilidad? Compare la magnitud relativa de la fuerza de flotabilidad que actúa sobre un cuerpo sumergido en estos medios: a) aire, b) agua, c) mercurio y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-2C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-2C ¿En cuál modo de transferencia de calor suele ser más alto el coeficiente de transferencia de calor por convección, en la convección natural o en la forzada? ¿Por qué? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 9-1C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 9-1C ¿Qué es convección natural? ¿En qué se diferencia de la convección forzada? ¿Qué fuerza causa las corrientes de convección natural? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…