Tasa de flujo de calor a través de una pared compuesta cilíndrica de 2 capas Solución

PASO 0: Resumen del cálculo previo
Fórmula utilizada
Tasa de flujo de calor = (Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior)/((ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica 1*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 3/Radio 2))/(2*pi*Conductividad térmica 2*Longitud del cilindro))
Q = (Ti-To)/((ln(r2/r1))/(2*pi*k1*lcyl)+(ln(r3/r2))/(2*pi*k2*lcyl))
Esta fórmula usa 1 Constantes, 1 Funciones, 9 Variables
Constantes utilizadas
pi - La constante de Arquímedes. Valor tomado como 3.14159265358979323846264338327950288
Funciones utilizadas
ln - El logaritmo natural, también conocido como logaritmo en base e, es la función inversa de la función exponencial natural., ln(Number)
Variables utilizadas
Tasa de flujo de calor - (Medido en Vatio) - La tasa de flujo de calor es la cantidad de calor que se transfiere por unidad de tiempo en algún material, generalmente medida en vatios. El calor es el flujo de energía térmica impulsado por el desequilibrio térmico.
Temperatura de la superficie interior - (Medido en Kelvin) - La temperatura de la superficie interior es la temperatura en la superficie interior de la pared, ya sea una pared plana, una pared cilíndrica o una pared esférica, etc.
Temperatura de la superficie exterior - (Medido en Kelvin) - La temperatura de la superficie exterior es la temperatura en la superficie exterior de la pared (ya sea una pared plana, una pared cilíndrica o una pared esférica, etc.).
Radio 2 - (Medido en Metro) - El radio 2 es el radio del segundo círculo o círculo concéntrico.
Radio 1 - (Medido en Metro) - El radio 1 es la distancia desde el centro de los círculos concéntricos hasta cualquier punto del primer/más pequeño círculo concéntrico o el radio del primer círculo.
Conductividad térmica 1 - (Medido en Vatio por metro por K) - La conductividad térmica 1 es la conductividad térmica del primer cuerpo.
Longitud del cilindro - (Medido en Metro) - La longitud del cilindro es la altura vertical del cilindro.
Radio 3 - (Medido en Metro) - El radio 3 es la distancia desde el centro de los círculos concéntricos hasta cualquier punto del tercer círculo concéntrico o radio del tercer círculo.
Conductividad térmica 2 - (Medido en Vatio por metro por K) - La conductividad térmica 2 es la conductividad térmica del segundo cuerpo.
PASO 1: Convierta la (s) entrada (s) a la unidad base
Temperatura de la superficie interior: 305 Kelvin --> 305 Kelvin No se requiere conversión
Temperatura de la superficie exterior: 300 Kelvin --> 300 Kelvin No se requiere conversión
Radio 2: 12 Metro --> 12 Metro No se requiere conversión
Radio 1: 0.8 Metro --> 0.8 Metro No se requiere conversión
Conductividad térmica 1: 1.6 Vatio por metro por K --> 1.6 Vatio por metro por K No se requiere conversión
Longitud del cilindro: 0.4 Metro --> 0.4 Metro No se requiere conversión
Radio 3: 8 Metro --> 8 Metro No se requiere conversión
Conductividad térmica 2: 1.2 Vatio por metro por K --> 1.2 Vatio por metro por K No se requiere conversión
PASO 2: Evaluar la fórmula
Sustituir valores de entrada en una fórmula
Q = (Ti-To)/((ln(r2/r1))/(2*pi*k1*lcyl)+(ln(r3/r2))/(2*pi*k2*lcyl)) --> (305-300)/((ln(12/0.8))/(2*pi*1.6*0.4)+(ln(8/12))/(2*pi*1.2*0.4))
Evaluar ... ...
Q = 9.27651294602508
PASO 3: Convierta el resultado a la unidad de salida
9.27651294602508 Vatio --> No se requiere conversión
RESPUESTA FINAL
9.27651294602508 9.276513 Vatio <-- Tasa de flujo de calor
(Cálculo completado en 00.020 segundos)

Créditos

Vallurupalli Nageswara Rao Vignana Jyothi Instituto de Ingeniería y Tecnología (VNRVJIET), Hyderabad
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Verificada por Vinay Mishra
Instituto Indio de Ingeniería Aeronáutica y Tecnología de la Información (IIAEIT), Pune
¡Vinay Mishra ha verificado esta calculadora y 100+ más calculadoras!

14 Conducción en Cilindro Calculadoras

Tasa de flujo de calor a través de una pared compuesta cilíndrica de 3 capas
Vamos Tasa de flujo de calor = (Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior)/((ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica 1*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 3/Radio 2))/(2*pi*Conductividad térmica 2*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 4/Radio 3))/(2*pi*Conductividad térmica 3*Longitud del cilindro))
Resistencia Térmica Total de 3 Resistencias Cilíndricas Conectadas en Serie
Vamos Resistencia termica = (ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica 1*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 3/Radio 2))/(2*pi*Conductividad térmica 2*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 4/Radio 3))/(2*pi*Conductividad térmica 3*Longitud del cilindro)
Resistencia Térmica Total de Pared Cilíndrica con Convección en Ambos Lados
Vamos Resistencia termica = 1/(2*pi*Radio 1*Longitud del cilindro*Coeficiente de transferencia de calor por convección interior)+(ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica*Longitud del cilindro)+1/(2*pi*Radio 2*Longitud del cilindro*Coeficiente de transferencia de calor por convección externa)
Tasa de flujo de calor a través de una pared compuesta cilíndrica de 2 capas
Vamos Tasa de flujo de calor = (Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior)/((ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica 1*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 3/Radio 2))/(2*pi*Conductividad térmica 2*Longitud del cilindro))
Temperatura de la superficie exterior de la pared compuesta cilíndrica de 2 capas
Vamos Temperatura de la superficie exterior = Temperatura de la superficie interior-Tasa de flujo de calor*((ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica 1*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 3/Radio 2))/(2*pi*Conductividad térmica 2*Longitud del cilindro))
Resistencia Térmica Total de 2 Resistencias Cilíndricas Conectadas en Serie
Vamos Resistencia termica = (ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica 1*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 3/Radio 2))/(2*pi*Conductividad térmica 2*Longitud del cilindro)
Tasa de flujo de calor a través de una pared cilíndrica
Vamos Tasa de flujo de calor = (Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior)/((ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica*Longitud del cilindro))
Conductividad térmica de la pared cilíndrica dada la diferencia de temperatura
Vamos Conductividad térmica = (Tasa de flujo de calor*ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Longitud del cilindro*(Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior))
Longitud de la pared cilíndrica para una tasa de flujo de calor dada
Vamos Longitud del cilindro = (Tasa de flujo de calor*ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica*(Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior))
Temperatura de la superficie exterior de la pared cilíndrica dada la tasa de flujo de calor
Vamos Temperatura de la superficie exterior = Temperatura de la superficie interior-(Tasa de flujo de calor*ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica*Longitud del cilindro)
Temperatura de la superficie interna de la pared cilíndrica en conducción
Vamos Temperatura de la superficie interior = Temperatura de la superficie exterior+(Tasa de flujo de calor*ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica*Longitud del cilindro)
Espesor de la pared cilíndrica para mantener la diferencia de temperatura dada
Vamos Espesor = Radio 1*(e^(((Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior)*2*pi*Conductividad térmica*Longitud del cilindro)/Tasa de flujo de calor)-1)
Resistencia Térmica para Conducción de Calor Radial en Cilindros
Vamos Resistencia termica = ln(Radio exterior/Radio interno)/(2*pi*Conductividad térmica*Longitud del cilindro)
Resistencia a la convección para capa cilíndrica
Vamos Resistencia termica = 1/(Transferencia de calor por convección*2*pi*Radio del cilindro*Longitud del cilindro)

Tasa de flujo de calor a través de una pared compuesta cilíndrica de 2 capas Fórmula

Tasa de flujo de calor = (Temperatura de la superficie interior-Temperatura de la superficie exterior)/((ln(Radio 2/Radio 1))/(2*pi*Conductividad térmica 1*Longitud del cilindro)+(ln(Radio 3/Radio 2))/(2*pi*Conductividad térmica 2*Longitud del cilindro))
Q = (Ti-To)/((ln(r2/r1))/(2*pi*k1*lcyl)+(ln(r3/r2))/(2*pi*k2*lcyl))

¿Cuál es la ley de transferencia de calor de Fourier?

La ley de conducción de calor, también conocida como ley de Fourier, establece que la tasa de transferencia de calor a través de un material es proporcional al gradiente negativo en la temperatura y al área, en ángulo recto con ese gradiente, a través de la cual fluye el calor.

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