La carga de calor es la cantidad de energía térmica que se espera inyectar en un espacio específico para mantener la temperatura dentro de un rango aceptable. La carga de calor es igual al producto del caudal másico, la constante de calor específico y el cambio de temperatura. Se denota con el símbolo Q. Su unidad de medida estándar es el vatio (W). Su fórmula dimensional está dada por [M 1 L 2 T -3 ]. Tiene dos categorías, carga de calor interna y carga externa. El primero funciona en un área condicional, mientras que el segundo se basa en el calor suministrado al aire después de que sale de un lugar.
Fórmula
Q = metro × C p × Δt
dónde,
Q es el valor de la carga de calor.
m es el caudal másico,
C p es el valor del calor específico,
Δt es el cambio de temperatura.
Problemas de muestra
Problema 1. Calcule la carga de calor para un dispositivo de calefacción si la tasa de flujo másico es 3.67, C p es 950 y las temperaturas inicial y final son 15.6 y 25.7 respectivamente.
Solución:
Tenemos,
metro = 3,67
C p = 950
t1 = 15,6
t2 = 25,7
Usando la fórmula que obtenemos,
Q = metro × C p × Δt
= 3,67 (950) (25,7 – 15,6)
= 3,67 (950) (25,7 – 15,6)
= 35213,65W
Problema 2. Calcule la carga de calor para un dispositivo de calefacción si la tasa de flujo másico es 1.56, Cp es 587 y las temperaturas inicial y final son 23.2 y 35.6 respectivamente.
Solución:
Tenemos,
metro = 1,56
C p = 587
t1 = 23,2
t2 = 35,6
Usando la fórmula que obtenemos,
Q = metro × C p × Δt
= 1,56 (587) (35,6 – 23,2)
= 3,67 (950) (25,7 – 15,6)
= 43232,60W
Problema 3. Calcular la tasa de flujo másico para un dispositivo de calefacción si la carga de cabeza es 51265.78 W, Cp es 651 y las temperaturas inicial y final son 23.7 y 30.9 respectivamente.
Solución:
Tenemos,
Q = 51265.78
C p = 651
t1 = 23,7
t2 = 30,9
Usando la fórmula que obtenemos,
Q = metro × C p × Δt
=> 51265,78 = metro (651) (30,9 – 23,7)
=> 4687,2m = 51265,78
=> m = 10,93 kg/s
Problema 4. Calcular la tasa de flujo másico para un dispositivo de calefacción si la carga de cabeza es 31562.54 W, Cp es 1000 y las temperaturas inicial y final son 33.2 y 40.67 respectivamente.
Solución:
Tenemos,
Q = 31562.54
C p = 1000
t1 = 33,2
t2 = 40,67
Usando la fórmula que obtenemos,
Q = metro × C p × Δt
=> 31562,54 = metro (1000) (40,67 – 33,2)
=> 7470 m = 31562,54
=> m = 4,22 kg/s
Problema 5. Calcular el valor del calor específico para un dispositivo de calefacción si la carga de cabeza es 21981.87 W, la tasa de flujo másico es 6.7 y las temperaturas inicial y final son 41.72 y 34.61 respectivamente.
Solución:
Tenemos,
Q = 21981.87
metro = 6,7
t1 = 41,72
t2 = 34,61
Usando la fórmula que obtenemos,
Q = metro × C p × Δt
=> 21981.87 = (6.7) (C p ) (41.72 – 34.61)
=> 47.637C p = 21981.87
=> C p = 461,44
Problema 6. Calcule el valor del calor específico para un dispositivo de calefacción si la carga de cabeza es 28176.32 W, la tasa de flujo másico es 8.5 y las temperaturas inicial y final son 30 y 40 respectivamente.
Solución:
Tenemos,
Q = 28176.32
metro = 8,5
t1 = 30
t2 = 40
Usando la fórmula que obtenemos,
Q = metro × C p × Δt
=> 28176.32 = (8.5) (C p ) (40 – 30)
=> 85 C p = 28176.32
=> C p = 331,48
Problema 7. Calcule la temperatura final para un dispositivo de calefacción si la carga de cabeza es 42432.51 W, la tasa de flujo másico es 5, C p es 750 y la temperatura inicial es 25.
Solución:
Tenemos,
Q = 42432.51
C p = 750
metro = 5
t1 = 25
Usando la fórmula que obtenemos,
Q = metro × C p × Δt
=> 42432,51 = (5) (750) (t 2 – 25)
=> t 2 – 25 = 11,31
=> t2 = 36,31 oC