Practica flujo interno

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Laboratorio de Mecánica de Fluidos II

PRÁCTICA Nº 2: FLUJO INTERNO EN TUBERÍAS.

1.1. OBJETIVO

Estudiar el desarrollo de un perfil de velocidad en una tubería circular lisa, donde el fluido de trabajo es el aire inducido por medio de un ventilador centrífugo, a su vez se estudiaran las perdidas de la tubería por medio del cálculo del factor de fricción.

1.2. MARCO TEÓRICO

1.2.1.Desarrollo del flujo en una tubería circular (Capa Límite).
1.2.2. Flujo laminar en tuberías.
1.2.3. Flujo turbulento en tuberías.

1.3. DESCRIPCION DEL EQUIPO

Para la experimentación se utiliza el aparato mostrado en la figura 1, el arreglo esquemático se muestra en la figura 2. El fluido de trabajo es el aire, el cual pasa a través de una tubería de aproximadamente 76mm de diámetro,inducido por medio de un ventilador centrífugo. La cantidad de flujo es ser controlada por medio de una válvula sobre la salida del ventilador. El aire entra a la tubería por medio de una tobera, y la tubería está hecha de bronce con una superficie interna muy lisa.

La presión estática puede ser medida en un número de puntos a lo largo de la longitud de la tubería; a una distancia de 6m corrienteabajo de la entrada se encuentra un tubo de pitot, el cual tiene un diámetro de 1mm, éste puede ser colocado a través del diámetro de la tubería; la cual está conectada a la entrada del ventilador por medio de un difusor y un panel corrector del flujo, el cual previene el desarrollo de torbellinos en el aire cercano al ventilador. La velocidad promedio del aire es de 40m/s, correspondiente a unnúmero de Reynolds de 200000. Un manómetro de agua multitubos permite tomar medidas de todas las presiones simultáneamente, pero para observar pequeñas diferencias de presión en magnitudes menores es usado un manómetro inclinado.

1.4. METODOLOGIA

1) El rango de velocidades promedio es de 4 a 34m/s. La presión dinámica es observada como la diferencia entre la presión total h15 y la presiónestática h14 en el plano transversal. Las medidas pueden ser tomadas en intervalos de 0,2pulg desde la región del centro, hacia la pared de la tubería, donde el gradiente de presión es mayor. La lectura inicial y final se hace con un tubo de pitot en contacto con la pared, con una distancia entre ellos de 0,5mm medida en el eje de la tubería.

Cuando se toman las medidas de presión en una corrienteturbulenta, será encontrado que la lectura en el manómetro es inestable y deberá ser estimado un valor medio.

La velocidad promedio vm puede ser calculada desde el perfil de velocidad, asumiendo simetría rotacional:

El número de Reynolds es calculado para la velocidad media:

La viscosidad cinemática se encuentran en las tablas para el aire con la temperatura y presión atmosféricacorrespondientes del lugar de la práctica.

Tamb= 22ºC
Patm= 719mmHg

2) El cálculo del factor de fricción se hará determinando las pérdidas en la tubería a una distancia de 4m por medio de la diferencia de presiones.

El factor de fricción f es calculado para la velocidad por medio de la ecuación:

Se repite el procedimiento para una velocidad diferente, variando el número de Reynolds cerrandoparcialmente la válvula de aire.

1.5. TABLAS

Realizar la tabla de los datos recolectados.

1.6. CALCULOS TIPO

Colocar cada uno de los cálculos realizados y las ecuaciones utilizadas.

1.7. GRAFICAS

Realizar la gráfica de velocidad vs distancia que incluya ambos perfiles para las 2 velocidades utilizadas.

1.8. ANALISIS DE RESULTADOS

Colocar los resultados obtenidos y lajustificación de estos valores, así como una comparación del valor del factor de fricción con el Diagrama de Moody comprobando si el flujo efectivamente es turbulento.

1.9. CONCLUSIONES

Deben ser puntuales y relacionadas con el objetivo de la práctica.




















MARCO TEÓRICO
CAPA LÍMITE En mecánica de fluidos, la capa límite o capa...
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