perfil de velocidad



SNEST SEP DGEST



INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

INGENIERÍA QUÍMICA















LABORATORIO INTEGRAL I


“DETERMINACIÓN DEL PERFIL DE VELOCIDAD DE FLUIDOS”

PRESENTAN:

ARENAS ROBLES ERNESTO 07280343BELTRÁN SÁNCHEZ ARMANDO 07280378
FLORES CASTAÑEDA ERICK 07280542
VERA LÓPEZ ENRIQUE ALBERTO 07281137

PROFESORA:

M. C. YENISSEI M. HERNÁNDEZ CASTAÑEDA


METEPEC, MÉXICO., ABRIL DE 2010


1.1 INTRODUCCIÓN

Un perfil de velocidad es una expresión matemáticabásica del momento lineal a un volumen de control pequeño que permite que este se reduzca hasta un tamaño diferencial, permitiendo encontrar cantidades como la velocidad máxima, la velocidad media o el esfuerzo cortante en una superficie. (Welty, 2002).

1.2 OBJETIVO GENERAL

Obtener un perfil de velocidad en un dispositivo con características semejantes al experimento de Reynolds

1.3OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1.3.1 Representar mediante un prototipo el perfil de velocidad en un flujo laminar

1.3.2 Comparar datos experimentales con datos teóricos mediante un análisis de varianza.

1.4 HIPÓTESIS

Ho: Los datos de velocidad obtenidos experimentalmente coinciden con los datos teóricos (obtenidos del perfil de velocidad).

Ha: Los datos de velocidad obtenidosexperimentalmente no coinciden con los datos teóricos (obtenidos del perfil de velocidad).


1.5 FUNDAMENTOS TEÓRICOS Y MODELOS MATEMÁTICOS

OBTENCIÓN DEL PERFIL DE VELOCIDAD PARA EL FLUJO EN UN TUBO CIRCULAR HORIZONTAL

El flujo laminar de fluidos en tubos circulares puede analizarse mediante el balance de cantidad de movimiento. Las coordenadas cilíndricas, son las coordenadas naturales para describirlas posiciones en una tubería circular (Bird, 2008).

Se considerara un tubo de longitud L y radio R. Con un fluido en estado estacionario que tiene viscosidad µ y densidad  constantes. Se debe inferir que el tubo es lo suficientemente largo para suponer que no existen efectos finales. Como volumen de control se elige una estructura cilíndrica de espesor dr y longitud L (Robert S. Brodkey,1988)





A continuación se enumeran las contribuciones al balance de cantidad de movimiento en dirección x:

Velocidad de entrada de cantidad de movimiento en la superficie del cilindro

Velocidad de salida de cantidad de movimiento en la superficie del cilindro

Velocidad de entrada de cantidad de movimiento en la superficie anular

Velocidad de salida de cantidad de movimiento en lasuperficie anular

Fuerza de gravedad ejercida sobre la superficie cilíndrica

Presión en la superficie anular

Presión en la superficie anular

































Realizando el balance se tiene:












Se determina entonces el perfil de velocidad en base a las siguientes propiedades:



Para el cálculo del caudal semedirá el volumen de la tubería por la cual pasa el fluido y de determinará cuanto tiempo tarda en recorrer cierta distancia con la siguiente ecuación:

Q= volumen/tiempo

Para obtener la velocidad del fluido se utiliza el caudal y el área de la tubería, que se obtiene tomando en cuenta el diámetro interno (Welty, 2002).

Q= velocidad*Área

2. METODOLOGÍA

2.1 EQUIPO

Cronómetro con precisión de milésimas de segundo
Termómetro de mercurio de -10 a 60°C
1 Probeta graduada de 1 L.

2.2 MATERIAL

Cubeta de 16 L.
Tres conexiones Macho de ¾’’
Válvula de esfera ¾”
Manguera de PVC cristal de 1 metro.
Cinta de teflón
Mangueras de Látex
Tina de plástico de 20 L.
Bomba para pecera

2.3 REACTIVOS

Agua...