Pregunta: 3. Se desea diseñar un calentador de agua eléctrico para incrementar la temperatura en forma controlada. El calentado consiste en un tubo de 5 m de largo con un diámetro interior de 0.01 m con una pared muy delgada envuelto con una resistencia eléctrica la cual le proporciona una condición de flujo de calor uniforme. Si la temperatura a la entrada del tubo

3. Se desea diseñar un calentador de agua eléctrico para incrementar la temperatura en forma controlada. El calentado consiste en un tubo de $5\mathrm{m}$ de largo con un diámetro interior de $0.01\mathrm{m}$ con una pared muy delgada envuelto con una resistencia eléctrica la cual le proporciona una condición de flujo de calor uniforme. Si la temperatura a la entrada del tubo es de $20^{\circ }\mathrm{C}$ y se desea que se incremente a $60^{\circ }\mathrm{C}$ para un flujo másico de $0.002\mathrm{kg}/\mathrm{s}$, determine (a) la transferencia de calor $\dot{Q}$ (Watts) que debe de proporcionar la resistencia eléctrica para calentar el agua a esta temperatura, (b) el coeficiente de convección de calor $\mathrm{h}\left(\mathrm{W}/{\mathrm{m}}^2{}^{\circ }\mathrm{C}\right)$ del fluido en contacto con la pared interior del tubo y (c) la temperatura en la pared interior del tubo a la salida de la pared del tubo. Considere las siguientes propiedades para el agua $(\rho =988\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^3,\mu =0.0005465\mathrm{kg}/\mathrm{m}-\mathrm{s}$, $\mathrm{k}=0.64\mathrm{W}/{\mathrm{m}}^{\circ }\mathrm{C},\mathrm{Pr}=3.567)$.