pou1 práctica 1 numero de reynolds

7/26/2019 POU1 Práctica 1 numero de reynolds

http://slidepdf.com/reader/full/pou1-practica-1-numero-de-reynolds 1/22

1

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIAS

Departamento de Ingeniería Química

Prácticas de Operaciones Unitarias I

Sección:0 NR!:"00#

Determinación e$perimenta% de% N& Re'no%d(

)ractica *&

)ro+e(or: Víctor Gutiérre Roc!a

,ec-a de rea%i.ación de %a pr/ctica" #$ de enero de% #&'$

,ec-a de entrega de% reporte: '' de (e)rero de% #&'$



2

INEGRANES:

* Ca+po Na,arro -aría A%e.andra

* C!á,e /%,are 0uan Pa)%o* C!á,e Oc!oa Da,id

* Cru Ace,es A%(onso Cándido

* 1ernánde 1aro 0osé A%e.andro

* 0i+éne 2%ancos An3i Des!ire

* Oce4uera Ri,era 5uis 6rancisco

* Oroco Ca%,i%%o 0uan Antonio

* 7ui8one Cota 0osé Re3es

* Rodrí4ue Santia4o Os+ar



3

CONTENIDO

NOMBRE DE PRÁCTICA........................................................................................4

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA................................................................................5

INTRODUCCIÓN...................................................................................................6 TEORÍA................................................................................................................ 8

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL......................................................................11

DESCRIPCIÓN Y ESUEMA DEL EUIPO............................................................12

TABLA DE CONCENTRACIÓN DE RESULTADOS...................................................13

!RA"ICAS.......................................................................................................... 15

DISCUSIÓN DE RESULTADOS............................................................................. 18

CONCLUSIÓN..................................................................................................... 1#

BIBLIO!RA"ÍA....................................................................................................2$

AP%NDICE..........................................................................................................21



4

NOMBRE DE PRÁCTICA

Determinación experimental del

número de Reynolds



5

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

*1 Deter+inaci9n e:peri+enta% de% n;+ero de Re3no%ds para di(erentes diá+etros de

tu)erías<

1 Deter+inar %as car4as de (ricci9n =>1 o !(? para" hf =

f ( L

D )v2

2g5os di(erentes

tipos de (%u.o =,e%ocidad? =5@ @ T? Co+parar estos ,s %os te9ricos<&

21 Deter+inaci9n de %a ,e%ocidad +á:i+a 3 ,e%ocidad +edia ,s Re3no%ds 3

Re3no%ds +á:i+o< 1acer 4ra(icas ( V media

V maxima ) ,s Re 3 ( V media

V maxima ) Re +a:<

31 Ca%cu%ar 3 4ra(icar e% per(i% de ,e%ocidades para un punto en ré4i+en %a+inar

3 para un punto en ré4i+en tur)u%ento< Contra %a re%aci9n de% radio de %a

tu)ería<



6

INTRODUCCIÓN

Cuando un %íBuido (%u3e en un tu)o 3 su ,e%ocidad es )a.a@ (%u3e en %íneaspara%e%as a %o %ar4o de% e.e de% tu)o a este ré4i+en se %e conoce co+o (%u.o%a+inar< Con(or+e au+enta %a ,e%ocidad 3 se a%cana %a %%a+ada ,e%ocidadcritica@ e% (%u.o se dispersa !asta Bue adBuiere un +o,i+iento de tor)e%%ino en e%Bue se (or+an corrientes cruadas 3 re+o%inos a este ré4i+en se %e conoce co+o(%u.o tur)u%ento< E% paso de ré4i+en %a+inar a tur)u%ento no es in+ediato@ sinoBue e:iste un co+porta+iento inter+edio inde(inido Bue se conoce co+o ré4i+en

de transici9n<

Si se in3ecta una corriente +u3 (ina de a%4;n %íBuido co%orido en una tu)eríatransparente Bue contiene otro (%uido inco%oro@ se pueden o)ser,ar %os di,ersosco+porta+ientos de% %íBuido con(or+e ,aría %a ,e%ocidad< Cuando e% (%uido seencuentra dentro de% ré4i+en %a+inar =,e%ocidades )a.as?@ e% co%orante aparececo+o una %ínea per(ecta+ente de(inida@ cuando se encuentra dentro de %a ona detransici9n =,e%ocidades +edias?@ e% co%orante se ,a dispersando a %o %ar4o de %atu)ería 3 cuando se encuentra en e% ré4i+en tur)u%ento =,e%ocidades a%tas? e%co%orante se di(unde a tra,és de toda %a corriente<

Para e% (%u.o %a+inar@ %a cur,a de ,e%ocidad en re%aci9n con %a distancia de%as paredes es una pará)o%a 3 %a ,e%ocidad pro+edio es e:acta+ente %a +itad de

%a ,e%ocidad +á:i+a< Para e% (%u.o tur)u%ento %a cur,a de distri)uci9n de,e%ocidades es +ás p%ana =tipo pist9n? 3 e% +a3or ca+)io de ,e%ocidades ocurreen %a ona +ás cercana a %a pared<



'



8

TEORÍA

Flujo de un fluido real

5os pro)%e+as de (%u.os de (%uidos rea%es son +uc!o +ás co+p%e.os Bue e%de %os (%uidos idea%es@ de)ido a %os (en9+enos causados por %a e:istencia de %a,iscosidad< 5a ,iscosidad introduce resistencias a% +o,i+iento@ a% causar@ entre %aspartícu%as de% (%uido 3 entre éstas 3 %as paredes %i+ítro(es@ (ueras de corte o de

(ricci9n Bue se oponen a% +o,i+iento para Bue e% (%u.o ten4a %u4ar@ de)erea%iarse tra)a.o contra estas (ueras resistentes@ 3 durante e% proceso parte de %aener4ía se con,ierten ca%or< 5a inc%usi9n de %a ,iscosidad per+ite ta+)ién %aposi)i%idad de dos re4í+enes de (%u.o per+anente di(erente 3 con (recuenciasituaciones de (%u.o co+p%eta+ente di(erentes a %os Bue se producen en un (%uidoidea%< Ta+)ién %os e(ectos de ,iscosidad so)re e% per(i% de ,e%ocidades@ in,a%idan %asuposici9n de %a distri)uci9n uni(or+e de ,e%ocidades<

El número de Reynolds

Re3no%ds de+ostr9 por pri+era ,e %as características de %os dosre4í+enes de (%u.o de un (%uido rea%@ %a+inar * tur)u%ento@ por +edio de un senci%%oaparato< Re3no%ds descu)ri9 Bue para ,e%ocidades )a.as en e% tu)o de ,idrio@ un(i%a+ento de tinta pro,eniente de D@ no se di(unde@ sino Bue se +antiene sin ,ariar a %o %ar4o de% tu)o@ (or+ando una %ínea recta para%e%a a %as paredes< A% au+entar %a,e%ocidad e% (i%a+ento ondu%a 3 se ro+pe !asta Bue se con(unde o +ec%a con e%a4ua de% tu)o< Re3no%ds dedu.o Bue para ,e%ocidades )a.as %as partícu%as de(%uidos se +o,ían en capas para%e%as@ des%iándose a %o %ar4o de %á+inasad3acentes sin +ec%arse< Este ré4i+en %o deno+in9 (%u.o %a+inar< e% ré4i+encuando !a3 +ec%a %o no+)r9 (%u.o tur)u%ento<

Re3no%ds pudo 4enera%iar sus conc%usiones acerca de %os e:peri+entos a%introducir un tér+ino adi+ensiona%@ Bue posterior+ente to+9 su no+)re@ co+oNu+ero de Re3no%ds"



#

ℜ= D · v · ρµ

D9nde"

Re F Nu+ero de Re3no%ds

D F Diá+etro de% tu)o =+?

, F Ve%ocidad +edia de% %Buido =+Hs?

F Densidad de% (%uido =J4H+K?

L F Viscosidad de% (%uido =J4H+Ms?

Re3no%ds +ostr9 Bue ciertos ,a%ores críticos de(inían %as ,e%ocidadescríticas superior e in(erior para todos %os (%uidos Bue (%u3en en todos %os ta+a8osde tu)os 3 dedu.o así e% !ec!o de Bue %os %í+ites de (%u.o %a+inar 3 (%u.o tur)u%ento

se de(inían por n;+eros si+p%es< Se4;n e% n;+ero de Re3no%ds@ %os (%u.os sede(inen"

Re 4 *00 5 ,%u6o Laminar

Re *00 7 3000 5 ,%u6o de tran(ición

Re 8 3000 5 ,%u6o tur9u%ento



1$

Longitud de Estabilización

Cuando un tu)o ci%índrico es atra,esado por una corriente %iBuida@ %a%on4itud necesaria =+edida desde %as entradas a% tu)o? para Bue se desarro%%eco+p%eta+ente e% (%u.o@ sea este %a+inar o tur)u%ento@ se conoce co+o %on4itud deesta)i%iaci9n<



11

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

* Se re,isa Bue e% eBuipo esté en condiciones de operaci9n@ sin (u4as@ %as,á%,u%as en )uen estado 3 %u+iniscencia en e% recipiente<

Se +ide e% %ar4o de %os tu)os para (uturos cá%cu%os<

2 Se re,isan %os +an9+etros en ceros<

3 Se tara e% recipiente donde se co%ectará e% a4ua<

" Se rea%ian '& corridas para cada tu)o +idiendo %a caída de presi9n enincre+entos de '++ co+enando desde & 3 %%e4ando !asta '&++@ en %asBue +edire+os 3 anotare+os"

a Tie+po para +asa de a4ua<9 -asa de a4ua en e% inter,a%o dadoc Tie+po en Bue recorre %a %u+iniscencia %a %on4itud de% tu)o<d O)ser,ar e% tipo de (%u.o =%a+inar tur)u%ento o en transici9n?



12

DESCRIPCIÓN Y ESUEMA DEL EUIPO

E% siste+a consta de un tanBue ='? Bue despac!a a tres tu)erías =? de diá+etrosconocidos@ en %os cua%es se +ide %a caída de presi9n por +edio de +an9+etrosdi(erencia%es =$?<

E% siste+a cuenta con %%a,es de paso en di(erentes onas = 3 ? para ase4urar Bue e% (%u.o sea e% deseado@ así co+o e% desp%aa+iento de %a (%uorescencia =#?para poder o)ser,ar si e% (%u.o es rea%+ente %a+inar o tur)u%ento<

Por ;%ti+o e% siste+a de desa4Qe de% siste+a =? se e+p%ea para co%ectar %ain(or+aci9n acerca de% cauda% Bue presentan %as di(erentes corridas<



13

TABLA DE CONCENTRACIÓN DERESULTADOS

**Dar doble click para ver tabla completa y desplazarse a la derecha



14

En %a e:peri+entaci9n se ca+)i9 de recipiente a partir de %a corrida $ de% tu)on;+ero K@ ra9n por %a cua% está +arcada en a+ari%%o



15

!RA"ICAS

1$$ 1$$$ 1$$$$

$.$1$$

$.1$$$

1.$$$$

f vs Re

T()* 1 T()* 2 T()* 3

Re

f calculado



16

$.$$$$ $.2$$$ $.4$$$ $.6$$$ $.8$$$ 1.$$$$$

1$$$

2$$$

3$$$

4$$$

5$$$

6$$$

'$$$

ΔHH2O vs V

T()* 1 T()* 2 T()* 3

V +,-/

02O

2.5$$$ 3.$$$$ 3.5$$$ 4.$$$$ 4.5$$$ 5.$$$$$.$$$$

$.1$$$

$.2$$$

$.3$$$

$.4$$$

$.5$$$

$.6$$$

$.'$$$

$.8$$$

$.#$$$

1.$$$$V - V, L* R,

T()* 1 T()* 2 T()* 3

L* R

V-V,



1'

2.$$$$ 2.5$$$ 3.$$$$ 3.5$$$ 4.$$$$ 4.5$$$$.$$$$$.2$$$

$.4$$$

$.6$$$

$.8$$$

1.$$$$

V - V, L* R,

T()* 1 T()* 2 T()* 3

L* R

V-V,

CÁLCULOS

Material de prueba: AguaFluido manomtrico:

CCl!

ρ= 1$$$ 7-, ρ= 15#5 7-,T= 25 9C µ= $.$$1 7-,:

Tubos de cristal "# vidrio$%mm&

Diámetro

(cm) Área(cm²)

Longitud (cm)

Tubo1 $.8#$ $.6221 '5.5

Tubo2 1.1#$ 1.1122 '5.5

Tubo3 1.4#5 1.'554 '5.5



18

Ecuaciones empleadas:

V m=Q

A=

m

ρ∗ A f =64

ℜ

V máxturbulento= ∆ P

4 Lμ∗ R

2

V máx=[2∗V m ] Laminar

ℜ= DV ρ

μ

Ecuaci'n (aaland:

1

√ f =−1.8 log10{6.9

ℜ+(

ɛ

D

3.7 )1.1

}

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En %a ta)%a de resu%tados pode+os o)ser,ar co+o %os ,a%ores o)tenidospráctica+ente son +u3 si+i%ares a %os te9ricos@ sin e+)ar4o@ e% proceso nos

re(%e.9 Bue para un (%u.o +ás ,e%o es +e.or e+p%ear e% tu)o n;+ero # 3a Bue en %a4rá(ica de perdidas ,s V c%ara+ente se ,e Bue e% incre+ento en %a ,e%ocidad es+a3or en e% tu)o n;+ero #<

5a tur)u%encia de un (%u.o no sie+pre es o)ser,a)%e a si+p%e ,ista@ 3a Buedepende +uc!o de% criterio de% operador 3 se presta a (áci%es con(usiones@ ta% 3co+o se o)ser,a en %as co%u+nas de %a ta)%a de E:ce%<



1#

Otro pro)%e+a presentado (ue e% !ec!o de usar di(erentes recipientes para %apráctica@ 3a Bue a% ser +u3 di(erentes en +asa %as ,ariaciones de +edida de uno aotro son +u3 si4ni(icati,as 3 presentaron ,ariaciones nota)%es 4rá(ica+ente parae% aná%isis (ina% de% proceso<

CONCLUSIÓN

Se pudo o)ser,ar Bue entre +ás anc!o es e% tu)o +ás propenso será e% (%u.o a ser tur)u%ento con peBue8as caídas de presi9n@ por %o Bue es i+portante tener estaconsideraci9n dependiendo de% proceso a rea%iar<

En cuanto a %a o)ser,aci9n de (%u.os en transici9n 3 tur)u%entos es (áci% para e%o)ser,ador errar en %a distinci9n de %os +is+os@ por %o Bue de)e de sie+precon(iarse en %os cá%cu%os 3Ho rea%iar%os para corro)orar Bue %a in(or+aci9n es %aadecuada

Es %o ,isto en e% dia4ra+a de -ood3 %o Bue pudi+os o)ser,ar 4ra(icado 3a Bue en%a secci9n %a+inar de %os (%u.os todos se co+portaron de +anera %inea% 3 se



2$

o)ser,a c%ara+ente co+o en %a ona de transici9n !a3 una pertur)aci9n paraposterior+ente se4uir %a cur,a co+o en e% dia4ra+a de %os te:tos<

Una consideraci9n i+portante es e% !ec!o de e+p%ear un recipiente para toda %ae:peri+entaci9n@ así co+o au+entar %os tie+pos para tener una +asaconsidera)%e 3 con4ruente en todos %os e:peri+entos@ esto a3udará a dar +a3or con(ia)i%idad en %os cá%cu%os 3 unas 4rá(icas +as acertadas

Esta práctica es +u3 representati,a para distin4uir 3 esti+ar e% co+porta+iento ene% (%u.o de un (%uido@ e identi(icar%o co+o %a+inar@ transitorio@ o tur)u%ento< Esto es@de su+a i+portancia 3a Bue en %os procesos en 4enera% ,ere+os con una 4ran,ariedad de (%uidos 3 su transporte en tu)erías< Para %o cua% necesitare+os %osdistintos tipos de (%u.os dependiendo de% uso Bue %e de+os a% (%uido<

BIBLIO!RA"ÍA

• 2ron@ Geor4e Gran4er< Operaciones 2ásicas De 5a In4eniería 7uí+ica<2arce%ona" -arín@ '$< I+presi9n<

• 5udi4@ Ernest E< App%ied Process Desi4n (or C!e+ica% and Petroc!e+ica%P%ants< T!ird ed< Vo%< '< o)urn@ -A" 2utterort!*1ein+ann@ '<I+presi9n<

• 5e,enspie%@ O< ='K?< 6%u.o de (%uidos e interca+)io de ca%or<• Sa%darria4a@ 0< =#&&?< 1idráu%ica de Tu)erías< Co%o+)ia" A%(ao+e4a<



21



22

AP%NDICE

pou1 práctica 1 numero de reynolds

Documents