M2 Fluids

MÒDUL 2/UF1/NF1 – FLUIDS
1. CONCEPTE DE FLUID
A la indústria química el transport de fluids és molt important. El treball amb fluids (líquids o gasos) és molt més fàcil i més econòmic que el treball amb sòlids. Per tant, a les plantes químiques es treballarà amb líquids i únicament s’utilitzaran sòlids quan no hi hagi un altra solució. Tot i això, s’intentarà que el sòlid estigui en un estat defina subdivisió per facilitar el seu transport.
Un fluid es pot definir com una substància que no resisteix de forma permanent una distorsió. Si s’intenta canviar la forma d’una massa de fluid únicament s’aconseguirà un desplaçament de la mateixa. D’aquesta forma els fluids inclouen els líquids i els gasos.
Els fluids estan formats per molècules en constant moviment. No obstant el que ensinteressa en la major part de les aplicacions són els efectes pro mig, que són els que es perceben i mesurem. El concepte de medi continu és la base de la hidrodinàmica, i per tant cada propietat d’un fluid, densitat, viscositat, temperatura, velocitat, ... té un valor definit en cada punt de l’espai.

2. FLUX DE FLUID
El flux és la quantitat de fluid que passa en la unitat de temps. Així podemdefinir: • Cabal o flux màssic: massa de fluid que passa per una canonada en un determinat moment.
C m=m/t
El cabal es mesura en sistema internacional en t/h, kg/h, Tm/min, kg/min, kg/s , g/s
• El cabal o flux molar: nombre de mols que circula en la unitat de temps
• El cabal volumètric: volum que circula en la unitat de temps
Els instruments per mesurar el cabal poden ser volumètrics (mesurenvolums) o màssics (mesuren massa). Els més utilitzats són els volumètrics però moltes vegades els seus indicadors estan expressats en unitats de cabal màssic, ja que amb la densitat del fluid es pot calcular la massa.
Densitat= massa/volum
Depenent de la variació de les propietats del flux del fluid tenim:
• Estacionari: no hi ha variació de les propietats del fluid respecte al temps
• Unidimensional,bidimensional, tridimensional: nombre de coordenades espaials necessàries per a especificar la velocitat del fluid.
En canvi en aquest cas calen dos dimensions, x, y, per definir la velocitat.
• Permanent: no hi ha variació de la velocitat del fluid en un punt amb respecte al temps. Quan en un punt qualsevol d’una massa de fluid la velocitat de les seves partícules en cada instant és la mateixa.Això no vol dir que en tots els punts del líquid la velocitat sigui la mateixa.
• Uniforme: té lloc quan el mòdul, la direcció i el sentit de la velocitat no varien d’un punt a un altre del fluid.
• Compressible: aquell fluid que té una densitat que varia considerablement i no es pot menysprear.
3. UNITATS DE MESURA
• SISTEMA CENTESIMAL
MAGNITUD UNITATS EQUIVALÈNCIES
MASSA grams (g)
LONGITUDcentímetres (cm)
TEMPS segons (s)
FORÇA dina (dyn) 1dyn = 1g·cm/s2
PRESSIÓ baria 1 baria = 1 dyn/cm2
TREBALL ergi (erg) 1 erg = 1dyn· cm
POTÈNCIA ergi/s
• SISTEMA INTERNACIONAL
MAGNITUD UNITATS EQUIVALÈNCIES
MASSA kilogram (kg)
LONGITUD metre (m) TEMPS segon (s)
FORÇA Newton (N) 1 N =1 kg·m/s2 = 105 dyn
PRESSIÓ Pascal (Pa) 1 Pa = N/m2
TREBALL Joule (J) 1 J = 1 N·m = 107 erg
POTÈNCIA wat(W) 1 W = 1J/s 1 CV = 735 W
• SISTEMA TÈCNIC
MAGNITUD UNITATS EQUIVALÈNCIES
MASSA utm
LONGITUD metres (m)
TEMPS segons (s)
FORÇA kilopondi (kp o kgf) 1 kp =9,8 N
PRESSIÓ kg f/m2
TREBALL kg f·m (kgm) 1 kgf·m = 9,8 J
POTÈNCIA Kg f·m/s 1 CV=75 kgf·m/s
• SISTEMA BRITÀNIC
MASSA lliures-massa (lb m) 1 lb m = 0,45 kg
LONGITUD foot (ft) 1 ft = 12 in = 30,48 cm
TEMPS second (s) FORÇA Lliures-força(lb f)
PRESSIÓ lb f/in2 (psi) 14,6 psi = 1 atm
TREBALL ft-lb f i Btu 1 J = 0,7376 ft-lbf=9,5·10-4 Btu
POTÈNCIA Horse power (HP) 1 HP = 75,6 kgfm/s ≈1 CV
Factores de conversions de unidades
Massa 1kg=1000g=0,001ton met=
4. PROPIETATS DELS FLUIDS
Densitat
És el quocient entre la massa i el volum d’una substància.
Densitat = (massa/volum)
Per representar matemàticament la densitat s’utilitza...