> restart:#"m11_p02"

Determinar el flujo de calor y el perfil de temperatura en una pared plana compuesta que representa el suelo de una bodega de un buque frigorífico de 5 mm de hierro de espesor del casco, 10 mm de cámara de aire, 20 mm de espesor de madera, 30 mm de
espesor de corcho y 1 mm de pared de cinc, sabiendo que el agua está a 10 °C y la bodega a ­20 °C.

Datos:

> read`../therm_eq.m`:read`../therm_const.m`:read`../therm_proc.m`:with(therm_proc):assume(x>0):

> su1:="Hierro_fundido":su2:="Aire":su3:="Madera_de_roble":su4:="Corcho":su5:="Cinc":dat:=[L[1]=0.005*m_,L[2]=0.01*m_,L[3]=0.02*m_,L[4]=0.03*m_,L[5]=0.001*m_,T[1]=(273.15+10)*K_,T[6]=(273.15-20)*K_];

[L[1] = `+`(`*`(0.5e-2, `*`(m_))), L[2] = `+`(`*`(0.1e-1, `*`(m_))), L[3] = `+`(`*`(0.2e-1, `*`(m_))), L[4] = `+`(`*`(0.3e-1, `*`(m_))), L[5] = `+`(`*`(0.1e-2, `*`(m_))), T[1] = `+`(`*`(283.2, `*`(K_)...

Image

Eqs. const.:

> eq11_7_1;s1dat:=get_sol_data(su1):s2dat:=get_gas_data(su2):s3dat:=get_sol_data(su3):s4dat:=get_sol_data(su4):s5dat:=get_sol_data(su1):dat:=op(dat),k[1]=subs(s1dat,k),k[2]=subs(s2dat,k),k[3]=subs(s3dat,k),k[4]=subs(s4dat,k),k[5]=subs(s5dat,k):

Q = `/`(`*`(k, `*`(A, `*`(DT))), `*`(L)), R = `/`(`*`(L), `*`(k, `*`(A)))

a) Determinar el flujo de calor y el perfil de temperatura

> eq1:=Q=k[1]*A*(T[1]-T[2])/L[1];eq2:=Q=k[2]*A*(T[2]-T[3])/L[2];eq3:=Q=k[3]*A*(T[3]-T[4])/L[3];eq4:=Q=k[4]*A*(T[4]-T[5])/L[4];eq5:=Q=k[5]*A*(T[5]-T[6])/L[5];

Q = `/`(`*`(k[1], `*`(A, `*`(`+`(T[1], `-`(T[2]))))), `*`(L[1]))
Q = `/`(`*`(k[2], `*`(A, `*`(`+`(T[2], `-`(T[3]))))), `*`(L[2]))
Q = `/`(`*`(k[3], `*`(A, `*`(`+`(T[3], `-`(T[4]))))), `*`(L[3]))
Q = `/`(`*`(k[4], `*`(A, `*`(`+`(T[4], `-`(T[5]))))), `*`(L[4]))
Q = `/`(`*`(k[5], `*`(A, `*`(`+`(T[5], `-`(T[6]))))), `*`(L[5]))

> sol1:=solve({eq1,eq2,eq3,eq4,eq5},{Q,T[2],T[3],T[4],T[5]});sol1_:=subs(dat,sol1);subs(sol1_,[seq(T||i=TKC(T[i]),i=2..5)]);

{Q = `+`(`-`(`/`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(k[4], `*`(k[5], `*`(A, `*`(`+`(T[6], `-`(T[1]))))))))), `*`(`+`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(L[4], `*`(k[5]))))), `*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], ...
{Q = `+`(`-`(`/`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(k[4], `*`(k[5], `*`(A, `*`(`+`(T[6], `-`(T[1]))))))))), `*`(`+`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(L[4], `*`(k[5]))))), `*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], ...
{Q = `+`(`-`(`/`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(k[4], `*`(k[5], `*`(A, `*`(`+`(T[6], `-`(T[1]))))))))), `*`(`+`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(L[4], `*`(k[5]))))), `*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], ...
{Q = `+`(`-`(`/`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(k[4], `*`(k[5], `*`(A, `*`(`+`(T[6], `-`(T[1]))))))))), `*`(`+`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(L[4], `*`(k[5]))))), `*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], ...
{Q = `+`(`-`(`/`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(k[4], `*`(k[5], `*`(A, `*`(`+`(T[6], `-`(T[1]))))))))), `*`(`+`(`*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], `*`(L[4], `*`(k[5]))))), `*`(k[3], `*`(k[2], `*`(k[1], ...
{Q = `+`(`/`(`*`(26.45, `*`(W_, `*`(A))), `*`(`^`(m_, 2)))), T[2] = `+`(`*`(283.3, `*`(K_))), T[3] = `+`(`*`(272.3, `*`(K_))), T[4] = `+`(`*`(269.1, `*`(K_))), T[5] = `+`(`*`(253.2, `*`(K_)))}
[T2 = `+`(`*`(10.1, `*`(?C))), T3 = `+`(`-`(`*`(.9, `*`(?C)))), T4 = `+`(`-`(`*`(4.1, `*`(?C)))), T5 = `+`(`-`(`*`(20.0, `*`(?C))))]

i.e., el flujo de calor es q=26,4 W/m2, y la temperatura cae linealmente desde los 10 ºC del agua, hasta 9,95 ºC, -1,1 ºC, -4,2 ºC, y -20 ºC prácticamente en ambas caras del zinc. Nótese que la capa de aire es casi tan aislante como todo el resto.

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