Laboratorio de termofluidos

RESUMEN

Para la siguiente practica se trazaron los siguientes objetivos: determinar el régimen de flujo en tuberías (Laminar, Transición o Turbulento) mediante el cálculo experimental del Número de Reynolds (Re), realizado con la siguiente fórmula:

Re = V . D V = Q Q = Volumen A = π . D²
ʋ ATiempo 4

Para lo cual se utilizó un equipo de Reynolds (H215), compuesto por un soporte, inyector de tinta, tanque a un nivel constante con una tubería de drenaje que no permite que el agua dentro del mismo exceda cierto nivel preestablecido, perlitas ubicadas en el fondo del tanque que regulan el flujo a la salida del mismo, termómetro, una tubería de pruebacon un diámetro de 12mm, drenajes y válvula de control. Este complementado con un módulo de control de temperatura (H215A), un cronometro, agua, mangueras flexibles y abrazaderas.

Con dicho equipo se recolectaron los datos para poder realizar experimentalmente el cálculo del número de Reynolds y compararlos con los observados en el equipo. Se realizaron ciertas mediciones para determinarel caudal real a través de la recolección de 200 ml de agua registrando para ello el tiempo empleado en ello; y ya por último para completar los cálculos se toman los valores de la viscosidad cinemática directamente desde una tabla que guarda relación viscosidad - temperatura.

Como segundo objetivo está establecido identificar y diferenciar cualitativamente los regímenes de flujo entuberías mediante el uso del Equipo de Número de Reynolds (H215). Para esto se realizaron 9 mediciones en el equipo antes mencionado pero cambiando el patrón de flujo cada 3 ciclos y variando la temperatura en cada ciclo. Y como último objetivo tenemos que determinar experimentalmente la influencia de la viscosidad en el régimen de flujo en tuberías.
CÁLCULOS

Apertura Válvula 1:

• Primer ciclo:Temperatura (T) = 30 ºC
Diámetro (D) = 12 mm = 0.012 m
Volumen (V) = 200 ml = 0,0002 m3
Viscosidad (ʋ) a 30°C = 0,8x10-6 m2/s

A = π . (0,012 m)2 = 1,13x10-4 m2
4

Q = 0,0002 m3 = 5,54x10-6 m3/s
36,10 s

V = 5,54x10-6 m3/s = 0,049 m/s
1,13x10-4 m2

Re = (0.049 m/s x 0.012 m) = 735 Re = 7350.8x10-6 m2/s

• Segundo Ciclo:

Temperatura (T) = 40 ºC
Diámetro (D) = 12 mm = 0.012 m
Volumen (V) = 200 ml = 0,0002 m3
Viscosidad (ʋ) a 40°C = 0,68x10-6 m2/s

A = π . (0,012 m)2 = 1,13x10-4 m2
4

Q = 0,0002 m3 = 5,72x10-6 m3/s
34,99 s

V = 5,72x10-6 m3/s = 0,051 m/s
1,13x10-4 m2

Re = (0.051 m/s x0.012 m) = 900 Re = 900
0.68x10-6 m2/s

• Tercer Ciclo:

Temperatura (T) = 50 ºC
Diámetro (D) = 12 mm = 0.012 m
Volumen (V) = 200 ml = 0,0002 m3
Viscosidad (ʋ) a 50°C = 0,54x10-6 m2/s

A = π . (0,012 m)2 = 1,13x10-4 m2
4

Q = 0,0002 m3 = 5,85x10-6 m3/s
34,17 s

V = 5,85x10-6 m3/s = 0,052 m/s1,13x10-4 m2

Re = (0.052 m/s x 0.012 m) = 1155,6 Re = 1155,6
0.54x10-6 m2/s

Tabla de Cálculos

Temperatura
del agua (ºC) Patrón de flujo
observado Tiempo de
recolección (seg) Caudal
(m3/s) Velocidad
(m/s) Viscosidad
cinemática (m2/s) Re

Apertura 1
Válvula 30 Laminar 36,10 5,54x10-06 0,05 0,8x10-6 735,42
40 Transición34,99 5,72x10-06 0,05 0,68x10-6 892,65
50 Transición 34,17 5,85x10-06 0,05 0,54x10-6 1151,05
Apertura 2
Válvula 30 Transición 17,31 1,16x10-05 0,10 0,8x10-6 1533,72
40 Turbulento 16,09 1,24x10-05 0,11 0,68x10-6 1941,19
50 Turbulento 15,77 1,27x10-05 0,11 0,54x10-6 2494,06
Apertura 3
Válvula 30 Turbulento 8,11 2,47x10-05 0,22 0,8x10-6 3273,57
40 Turbulento 8,09 2,47x10-05 0,22 0,68x10-6...