Question

La pared de un horno está formada por tres capas de ladrillo. La pared interior se construye de 8 plg. de ladrillo refractante. K=0.68 Btu/h,pie2.(°F/pie). Seguida de 5 plg. de ladrillo aislante, k=0.15, y una capa externa de 6 plg. De ladrillo de construcción k=0.40. El horno opera a 1500 °F y se sabe que la pared externa puede ser mantenida a 125°F circulando aire. ¿Cuánto calor se perderá por pie de superficie? Utilizar la siguiente expresión para paredes contiguas.

Answer 1

Respuesta: 

Para resolver este ejercicio debemos aplicar la ecuación de transferencia por conducción. Tenemos: 

                                                        Q = ΔT/Rt          (1)

                                                         Rt = L/K·A

Donde: 

Q = transferencia de calor
ΔT = diferencia de calor
Rt = resistencia térmica total
L = espesor 
K = constante de transferencia 
A = área afectada por el calor 

Como hay tres paredes de distinto material calculamos tres resistencias térmicas: 

                                            R₁ = 0.66 ft/ 0.68 BTU/h·ft·ºF

                                               R₁ = 0.97 ft²/ BTU·h·ºF

                                          R₂ = 0.41 ft/ 0.15 BTU/h·ft·ºF

                                              R₂ = 2.73 0.97 ft²/ BTU·h·ºF

                                            R₃ = 0.5 ft/ 0.40 BTU/h·ft·ºF

                                              R₃ = 1.25 0.97 ft²/ BTU·h·ºF

Procedemos a calcular la resistencia total. 

                        Rt = R₁ + R₂ + R₃ = 0.97 + 2.73 + 1.25 = 4.95 ft²/ BTU·h·ºF

Usamos la ecuación 1, tenemos: 

                                       Q = (1500-125)ºF/4.95 ft²/ BTU·h·ºF

                                                    Q = 303 BTU/h·ft²

Entonces el calor es de 303 BTU/h por cada pie al cuadrado.