Difusividad, viscosidad, conductividad térmica

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ÍNDICE

 1. MEDIDA DE VISCOSIDAD  OBJETIVOS  DATOS EXPERIMENTALES  VISCOSÍMETRO CANNON-FENSKE  ANÁLISIS DE RESULTADOS

3 3 9 12

 2. MEDIDA DE DIFUSIVIDAD  OBJETIVOS  DIFUSIVIDAD VAPOR-GAS  DIFUSIVIDAD LÍQUIDO-LÍQUIDO  ANÁLISIS DE RESULTADOS  CONCLUSIONES

13 13 15 17 18

 3. MEDIDA DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA  OBJETIVOS 19  DATOS EXPERIMENTALES 19  RESULTADOS 22  GEOMETRÍARADIAL 23  CONCLUSIONES 26

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BLOQUE I: PRÁCTICA 1 MEDIDA DE VISCOSIDAD

OBJETIVOS En esta práctica se caracterizarán y clasificarán distintos fluidos de uso más o menos habitual en función de su comportamiento reológico y se describirán mediante modelos reológicos elaborados. Se realizará un estudio de la variación de la viscosidad en función del gradiente de velocidad, utilizando unviscosímetro rotacional en el que se relaciona la fuerza que se aplica con la velocidad angular resultante, dependiente de la viscosidad. - Cuando un fluido que circula tiene una cierta viscosidad (µ), se producirán interacciones moleculares en el deslizamiento de las láminas, de tal manera que unas láminas frenarán a otras (rozamiento viscoso), dando lugar a una distribución o perfil deviscosidades.

DATOS EXPERIMENTALES 1. GOMINA Hay que determinar si el fluido es o no newtoniano. Para ello se representa la viscosidad medida por el viscosímetro rotacional frente al gradiente de velocidad . La conversión entre velocidad de giro (rpm) y gradiente de velocidad se calcula a partir de la siguiente expresión:

Existe una relación directa entre la tensión rasante de rozamiento de velocidadesproducido: la ley de Newton:

y el gradiente

La constante de proporcionalidad µ es la viscosidad del fluido, una propiedad física del mismo, que sólo dependiente de la temperatura y un poco de la presión. Paralelamente calculamos la tensión rasante de acuerdo a la siguiente ecuación:

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Tabla 1. Datos experimentales de la gomina N(rpm) 0,3 0,5 1 1,5 2 2,5 4 5 6 10 12 20 µ(cP) 1,02E+067,12E+05 3,75E+05 2,76E+05 2,16E+05 1,80E+05 1,22E+05 1,01E+05 8,68E+04 5,71E+04 9,94E+04 ERROR

En la siguiente gráfica se representa viscosidad frente a gradiente de velocidad para diferentes velocidades de giro (izquierda); y se tensión rasante frente al gradiente de velocidad (derecha).

A continuación En la primera gráfica podemos apreciar que no existe un valor constante de viscosidad,sino una variación con el gradiente de velocidad. Con lo que determinaremos que se trata de un fluido no newtoniano. En la segunda gráfica, se ve claramente que no se trata de un fluido newtoniano. Ya que si lo fuera tendríamos un recta que pasa por el origen (cuya pendiente sería la viscosidad). Tenemos una curva que indica lo que parece ser un fluido pseudoplástico. Aplicamos el modelo potencialo modelo de Ostwald-de-Waele-Mutting:

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Al representar frente al se obtiene una recta de cuya ordenada en el origen y pendiente se obtienen los valores de k y n, respectivamente. Con el valor de n podremos determinar la naturaleza de nuestro fluido problema: Si n1 fluido dilatante

La siguiente gráfica contiene dicha representación y los valores obtenidos:

Se concluye que la gomina esun fluido no newtoniano pseudoplástico. Su viscosidad aparente disminuye al aumentar el gradiente de velocidad y el fluido se deforma continuamente bajo la acción de las tensiones rasantes. Para la gomina tenemos un valor de n= 0,25 y un valor de k=4,78, donde k es el índice de consistencia (valor de la viscosidad cuando Ƴ=1s⁻¹) Lnτ 4,16 4,3 4,36 4,5 4,51 4,55 4,63 4,66 4,7 4,8 5,52 LnƳ -2,765-2,25 -1,56 -1,16 -0,87 -0,65 -0,17 0,05 0,228 0,742 0,92 N(rpm) Ƴ(s¯¹) µ(cP) µ(kg/ms) 0,3 0,063 1021470 1021,47 0,5 0,1047 711640 711,64 1 0,21 374690 374,69 1,5 0,31416 276160 276,16 2 0,42 216430 216,43 2,5 0,5236 179880 179,88 4 0,83776 122070 122,07 5 1,05 101180 101,18 6 1,256 86840 86,84 10 2,1 57080 57,08 12 2,513 99360 99,36 20 4,188 ERROR τ(kg/ms²) 64,35 74,51 78,7 86,76 90,9 94,2 102,3...
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