OPERACIONES DE TRANSMISIÓN DE CALOR.

EJERCICIO.

En un depósito esférico de 2 m de diámetro interior que contiene oxígeno a una atmósfera de presión, la pared está formada por tres capas, una interna de acero inoxidable (conductividad= 16,3 W/m·K) con 2 cm de espesor, otra intermedia de espuma de poliuretano de 3 cm (K= 0,04 W/m·K) y otra de poliéster con 1 cm (K= 0,5 W/m·K). Si el coeficiente de transmisión de calor medio entre la superficie externa del depósito y el aire circundante es aproximadamente h= 40 KJ/h·m²·°C. Calcular el caudal diario de calor que entra al depósito y las temperaturas en las superficies de contacto entre las diversas capas.

Datos: temperatura en la pared interna del depósito 90K y la temperatura de aire circundante 25°C.

Para calcular el Q diario de calor que entra en el depósito debemos tener en cuanto todos las capas del depósito y el coeficiente de transmisión de calor medio entre la superficie externa del depósito y el aire circundante. Con que se nos queda una ecuación:

donde R₁ es la resistencia que opone la pared de acero inoxidable, R₂ es la resistencia que opone la pared de espuma de poliuretano, R₃ es la resistencia que opone la pared de poliéster y R_a es la resistencia externa (ambiente).

Vamos a ir paso a paso calculando cada resistencia:

Como necesitamos el radio, dividimos D₁ entre 2 y lo sacamos directamente.

Como necesitamos el radio, dividimos D₂ entre 2 y lo sacamos directamente.

Como necesitamos el radio, dividimos D₃ entre 2 y lo sacamos directamente.

Como necesitamos el radio, dividimos D₃ entre 2 y lo sacamos directamente.

Ahora sustituimos en la ecuación inicial y obtendremos el caudal:

Ahora vamos a hallar las temperaturas entre los contactos de las paredes, para ello vamos a utilizar el valor del caudal y T₁ que viene en el enunciado: