Flujo en Tubo Circular [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

“FENÓMENOS DE TRANSPORTE” INFORME DE LABORATORIO Caracterización del FLUJO EN TUBO CIRCULAR

Alumno: -

Quispe limpe smith Huamán Estrada Iván / 164351

Ing: Alvaro Docente

30/10/2019 CUSCO – PERU 2019

Caracterización del FLUJO EN TUBO CIRCULAR. 1. OBJETIVOS.



Visualizar los flujos diferenciando el flujo laminar (flujo ordenado, lento) del flujo turbulento (flujo desordenado,rápido.



obtener valores límite para el número adimensional de Reynolds.

2. FUNDAMENTO TORICO 2.1. Flujo de un fluido real

Cuando un líquido fluye en un tubo y su velocidad es baja, fluye en líneas paralelas a lo largo del eje del tubo, este recibe el nombre de “flujo laminar”. Cuando aumenta la velocidad del flujo este se dispersa hasta que adquiere un movimiento de torbellino en el que se forman corrientes cruzadas y remolinos el cual recibe el nombre de “flujo turbulento”

El paso de régimen laminar a turbulento no es inmediato, sino que existe un comportamiento intermedio indefinido que se conoce como “régimen de transición”. Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores numéricos de cada uno fueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds el cual observo que el tipo de flujo adquirido por un líquido que fluye dentro de una tubería depende de la velocidad del líquido, el diámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluído. El Número de Reynolds Reynolds dedujo que para velocidades bajas las partículas de fluidos se movían encapas paralelas, deslizándose a lo largo de láminas adyacentes sin mezclarse. Este régimen lo denominó flujo laminar. Y el régimen cuando hay mezcla lo nombró flujo turbulento

Así, el número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las propiedades físicas del fluído, su velocidad y la geometría del ducto por el que fluye y está dado por:

Donde: Re = Numero de Reynolds D = Diámetro del ducto [L] v = Velocidad promedio del líquido (L/ T) ρ = Densidad del líquido (M/L3) µ = Viscosidad del líquido (M/L·t) Reynolds mostró que ciertos valores críticos definían las velocidades críticas superior e inferior para todos los fluidos que fluyen en todos los tamaños de tubos y dedujo así el hecho de que los límites de flujo laminar y flujo turbulento se definían por números simples. Re < 2300 → Flujo Laminar Re 2300 – 4000 → Flujo de transición Re > 4000 → Flujo turbulento

Longitud de Estabilización Cuando un tubo cilíndrico es atravesado por una corriente liquida, la longitud necesaria (medida desde las entradas al tubo) para que se desarrolle completamente el flujo, sea este laminar o turbulento, se conoce como longitud de estabilización. Por investigaciones realizadas, la longitud de estabilización (L) es:

a) Para flujo laminar L = 0.0288 D Re (según Schiller) L = 0.0300 D Re (según Boussinesq) b) Para flujo turbulento 40 D˂ L˂ 50 D Siendo D el diámetro del tubo

3. EQUIPO Y MATERIALES.       

Picnómetro Dispositivo de descarga de fluidos Cronómetro Termómetro Vernier o regla Recipiente Fluido newtoniano

4. REPRESENTACIÓN GRÁFICA.

OBSERVACION: En la obtención de datos para la presión debió tomarse en cuenta la distancia que sobrepasa el tubo al momento de captar el fluido porque existe una diferencia en la altura indicada.

5. Procedimiento experimental a. Instalar el sistema operativo. b. Medir la temperatura y densidad del agua. c. Registrar las dimensiones del tanque y del tubo menor, cargar el tanque con el fluido d. Registrar la longitud recorrido y tiempo en la sección uniforme, para determinar la velocidad de recorrido, y repetir 10 veces. e. Concluido con la realización del laboratorio y la toma de datos experimentales, se procede a realizar una limpieza a la mesa del trabajo y dejar los equipo y materiales utilizados en sus lugares.

6. DATOS EXPERIMENTALES.

Datos

Tubo circular

Diámetro

0.0107 m

velocidad

0.172 m/s

Tiempo promedio

1.425 s

longitud

0.245 m

Densidad del agua a 997.36 18ªC( Kg/m3) Viscosidad a 18ªC 1063x10-6 (Pa.s)

7. RESULTADOS Hallando el tiempo promedio usando la ecuación 1: 𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚 =

1.16 + 1.69 2

𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚 = 1.425 𝑠 Hallando la velocidad usando la ecuación 2:

𝑣1 =

0.245 𝑚 1.425 𝑠

𝑣1 = 0.172 𝑚/𝑠 Hallando el error porcentual usando la ecuación 7: |0.001170 − 0.0016| %𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 = × 100% 0.001170 %𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 = 36.75% Hallando Numero de Reynolds

𝑅𝑒 =

𝜌. 𝑣. 𝐷 𝜇

0.0107 𝑚 ∗ 0.172𝑚 997.36𝐾𝑔 𝑅𝑒 =

1063 ∗

𝑠 −6 10

𝑚3 𝐾𝑔∗𝑠 𝑚𝑠2

Re = 1726.75 laminar Hallando el tiempo promedio usando la ecuación 1: 𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚 =

1.16 + 1.69 2

𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚 = 1.425 𝑠 Hallando la velocidad usando la ecuación 2: 𝑣1 =

0.245 𝑚 1.425 𝑠

𝑣1 = 0.172 𝑚/𝑠 Hallando el error porcentual usando la ecuación 7: |0.001170 − 0.0016| %𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 = × 100% 0.001170 %𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 = 36.75% Hallando Numero de Reynolds

𝑅𝑒 =

𝜌. 𝑣. 𝐷 𝜇

0.0107 𝑚 ∗ 0.172𝑚 997.36𝐾𝑔 𝑅𝑒 =

𝑠

𝑚3

1063 ∗ 10−6 𝐾𝑔∗𝑠 𝑚𝑠2

Re = 1726.75 laminar

8. CONCLUSIONES. La viscosidad del fluido newtoniano se obtiene usando la ecuación de Hagen Pouseuille, cuyo valor experimental fue de 0.0016 𝑘𝑔/𝑚. 𝑠 y al comparar este con el dato bibliográfico dio como resultado un error del 36.75% .

10. BIBLIOGRAFÍA  Bird, R. B., Stewart, W. E., & Lightfoot, E. N. (1992). Fenómenos de Transporte. Barcelona, España: EDITORIAL REVERTÉ. S. A. 

(s.f.). Obtenido de vaxasoftware: www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf

9. ANEXOS.