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MINISTERIO DE EDUCACIÓN - ARGENTINA
ACCEDE - INGENIERÍA EN ALIMENTOS
PROBLEMA Nº 2
SITUACIÓN
Las paredes de una cámara de enfriamiento están compuestas por tres materiales: una
capa interna del material A, de espesor 12mm cuya conductividad térmica es
k =
o
0.151 W/m K, una capa de 102 mm de material aislante B cuya conductividad térmica
es k =0.0433 W/mo K y una capa externa del material C de 7.7mm cuya k = 0.762
W/mo K.
INFORMACIÓN A TENER EN CUENTA
El coeficiente interno de transferencia de energía (coeficiente pelicular) es hi= 20 W/m2
o
K y el externo he= 10 W/m2o K . La temperatura interna de la cámara se mantiene en 2o
C y la temperatura externa en 25 o C
Interior
de la
cámara
o
Ti = 2 C
A
T1
1
B
T2
Te =25o C
C
T3
T4
ACCEDE - AGOSTO DE 2002 – INGENIERÍA EN ALIMENTOS – PROBLEMA 2
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SUBPROBLEMA 2.1
a)Calcular el coeficiente global de transferencia de energia . Expresarlo en KJoule /m2 seg o C
b)Calcular las pérdidas de energía a través de las paredes y expresarla como flujo calórico en
W/m2
c)Calcular la temperatura T3 correspondiente a la interfase entre el material B y el C
RESPUESTA AL SUBPROBLEMA 2.1
Inciso a)
U= coeficiente global de transferencia calórica
1
1 eA eB eC 1
1 0.012 0.102 0.0077 1
= +
+
+
+
=
+
+
+
+ =
U hi kA kB kC he 20 0.151 0.0433 0.762 10
0.05+0.079+2.35+0.01+0.1
U= 0.3853 W/m2 o K = 385.3 10 –6 KJoule/seg m2 o C
donde se ha reemplazado : eA= 0.012m, kA = 0.151 W/mo C, eB=0.102 m;
kB =0.0433 W/m o K; eC =0.0077m; kC = 0.762 W/m o K ; hi= 20 W/m2 o K ; he= 10 W/m2
o
K
Inciso b)
q (W/m2 )= U (Te-Ti)= 0.3853 ( 25-2)= 8.86 W/m2
Inciso c)
qx= he ( Te-T4)=> T4 = Te- qx/he = 25-(8.86/10)= 24.11 o C
qx= 8.86 W/m2 = kC ( T4-T3)/eC ; T3= 24.0 o C
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