Fluidos

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA

ANTOLOGÍA DE LA ASIGNATURA

FENÓMENOS DE TRANSPORTE

ELABORADO POR: M. EN C. MARÍA GUADALUPE ORDORICA MORALES

2008

Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Fenómenos de Transporte

CONTENIDO I. Introducción y conceptos básicos. 1.1 Panoramageneral de los fenómenos de transporte en la bioingeniería 1.2 Sistemas de unidades 1.3 Conversiones 1.4 Conceptos básicos de física y matemáticas 1.5 Ley de Newton de la viscosidad 1.6 Fluidos no Newtonianos 1.7 Viscosidad: Estimaciones II. Transferencia de cantidad de movimiento. 2.1 Balances de cantidad de movimiento 2.2 Flujo de una película descendente. 2.3 Flujo a través de un tubo circular 2.4Flujo a través de un espacio anular 2.5 Flujo reptante alrededor de una esfera sólida 2.6 Ecuaciones de variación 2.7 Ecuación de continuidad 2.8 Ecuación de cantidad de movimiento 2.9 Ecuaciones de variación en coordenadas curvilíneas 2.10 Análisis dimensional de las ecuaciones de variación 2.11 Uso de las ecuaciones de variación 2.12 Factores de fricción. III. Transferencia de energía. 3.1 3.23.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Ley de Fourier de la conducción de calor Conductividad térmica: Estimaciones Balances de energía Conducción con disipación térmica Conducción con reacción química Conducción en paredes compuestas Conducción en una aleta de enfriamiento Convección forzada Convección libre Ecuaciones de variación Ecuaciones de energía Ecuaciones de variación encoordenadas curvilíneas Uso de las ecuaciones de variación Coeficientes de transmisión de calor

IV. Transferencia de materia 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 Ley de Fick de la difusión binaria Difusividad: Estimaciones Balances de materia Difusión a través de una película de gas estancada Difusión a una película líquida descendente Ecuaciones de variación Ecuación de continuidad para sistemamulticomponente Uso de las ecuaciones de variación Coeficiente de transferencia de masa M. en C. María Guadalupe Ordorica Morales

Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Fenómenos de Transporte

CONCEPTOS BÁSICOS

M. en C. María Guadalupe Ordorica Morales

Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de BiotecnologíaFenómenos de Transporte

I Conceptos Básicos Termodinámica: Forma de aprovechamiento energético de las sustancias, generación de nuevas formas de energía y transferencia de materia. La termodinámica es la ciencia donde se tratan temas que relacionan los sistemas termodinámicos con sus alrededores. De esta relación se desprenden la forma de aprovechamiento energético de las sustancias, lageneración de nuevas formas de energía y la transferencia de materia para crear orden o desorden. Donde el sistema esta caracterizado por sus variables termodinámicas las cuales describen el estado del sistema: • • • Presión Volumen Temperatura Pabs = Pmanometrica + Patmosferica 0> Pmanometrica Patm > 0

Un sistema termodinámico es una colección de materia que ocupa una región en el espacio sobre elcual se enfoca la atención para su estudio y análisis. Se define los alrededores del sistema como aquella porción de materia que ocupa la región del espacio que está fuera del sistema seleccionado. La superficie que separa el sistema de sus alrededores se denomina frontera del sistema y a través de ésta se realiza la transferencia de energía, materia y/o cantidad de movimiento.

SISTEMATransferencia de masa, energía o momento.

Frontera

Fig 1.1 Esquema representativo de un sistema
Existen 3 clases de sistema (ver figura 1.2). Sistemas Aislados: los cuales no pueden intercambiar ni energía ni materia con el entorno. Sin embargo, cada parte de ésta clase de sistema se constituye en un subsistema rodeado por las partes restantes y por lo tanto, se darán los intercambios de...