Problemario Fenomenos Transporte 1

Problemario de Fenómenos de Transporte

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
BIOTECNOLOGIA

PROBLEMARIO DE LA ASIGNATURA

FENÓMENOS DE TRANSPORTE

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

2008

M. en C. María Guadalupe Ordorica Morales

Problemario de Fenómenos de Transporte
1. Estimación de viscosidad de un gas denso
Estimar la viscosidad delnitrógeno a 68 °F y 1000 psig
N2
Pc = 33.5 atm
T = 68 F
Tc = 126.2 K
P = 1000 psig
-6
μc = 180 x10 g/cms
1000 psi

Tr 

1 atm
14.6061 psi

=

T 293.15 K

 2.3229
Tc
126.2 K

P
68 atm
Pr 

 2.029
Pc 33.5 atm
r  1.12

r 

68 atm

68  32
 20 C
1 .8
20 C  20  273.15  293.15 K

C 

Con los valores obtenidos de Tr y Pr, se obtiene el valor de μr (Gráfico Uyehara)


    r  cc

g 
g

4
  1.12180  10 6
  2.016  10
cm  s 
cm  s

2.016 x10-4

g
cm s

1 lbm
0.453593 kg

1 kg
1000 g

1 cm
0.0328 ft

=

1.355 x10-5

lbm
ft s

2.0269 x10-5

lbm
ft s

2. Estimación de viscosidad de fluoruro de metilo (CH3F) a 370 °C y 120 atm.
CH3F
ρc = 0.300 g/cm3
M = 34 g/mol
T = 370 °C = 643.15 K
Pc = 58.0 atm
Tc = 4.55 °C =277.7 K
P = 120 atm

c  7.70M 1 2 Pc 2 3Tc 1 6
c 7.70341 2 582 3 277.7 1 6
c  263.38  106 poise

Tr 

T 643.15 K

 2.3159
Tc
277.7 K

Pr 

P 120 atm

 2.206
Pc 58 atm

Con los valores obtenidos de Tr y Pr, se obtiene el valor de μr (Gráfico Uyehara)

 r  1.145

   r  c
r 
c

g 
g

4
  1.145 263.38  10 6
  3.015  10
cm  s 
cm  s

3.015 x10-4

g
cm s

1 lbm
0.453593 kg

1 kg
1000 g

1 cm
0.0328 ft=

M. en C. María Guadalupe Ordorica Morales

Problemario de Fenómenos de Transporte
3. Viscosidad de gases de baja densidad
Predecir la viscosidad de oxígeno molecular, nitrógeno y metano a 20 °C y a presión atmosférica,
expresar los resultados en mPa·s.

Compuesto

M

T
(K)

σ
(Å)

 /K

Oxígeno
Nitrógeno
Metano

32.00
28.02
16.04

293.15
293.15
293.15

3.433
3.681
3.822

113
91.5
137

O2

(K)KT




(y)
(x)
2.5924 1.0818
3.2038 1.0217
2.1397 1.1488

N2





(poise)

(cpoise)

2.0277 x10-4
1.7475 x10-4
1.0907 x10-4

0.0202
0.0174
0.0109

CH4

KT 293.15
KT 293.15
KT 293.15

 2.5924

 3.2536

 2.1397

113

90.1

137
 y  y1 
y  y1
 x  x1   y1
m 2
y  y1  m x  x1   y   2
x 2  x1
 x 2  x1 
MT
  2.6693 10 5  2
 
O2

 1.081  1.093 
  2.5934  2.50  1.093  1.0818
 2.6  2.5 
32293.15
  2.6693 10 5 
 2.0277 10 4 poise
2
3.433 1.0818

N2

 1.014  1.022 
  
3.2038  3.20  1.022  1.0217
 3.3  3.2 

  2.6693 10 5 

28.02 293.15
 1.7475  10  4 poise
2
3.681 1.0217 

CH4

 1.138  1.156 
  
2.1397  2.1  1.156  1.1488
 2.2  2.1 

  2.6693  10 5 

16.04293.15
 1.0907 10  4 poise
3.8222 1.1488

M. en C. María Guadalupe Ordorica Morales

Problemario de Fenómenos de Transporte
Utilizando nomogramas para viscosidad de gases

O  2000 107 poise  0.02 centipoise
2

 N  1760 10 7 poise  0.0176 centipoise
2

CH  1000 10 7 poise  0.01 centipoise
4

M. en C. María Guadalupe Ordorica Morales

Problemario de Fenómenos de Transporte
4. Flujo de unapelícula descendente
Deducir el perfil de velocidad y la velocidad media, situando en el origen de coordenadas de forma
que x se mida a partir de la pared (es decir x = 0 corresponde a la pared y x = σ a la superficie libre
de la película). Demostrar que la distribución de velocidad viene dada por

 x  1  x  2 

  cos         

   2    

   g  2
v z  

Demostrar como se puede llegar a la distribución de velocidad de la ecuación anterior a partir de
ecuación:
zz
max

2
  g   2  cos    x  
vz 
 1    
2
    

x 

 0
x 

x  x
x

L

z0
x0
vz  0

   max
x0
vz  0



Entradas
Transporte viscoso

 xz  L  W

Transporte cinético

v z  W  x  

 xz  L  W x   xz  L  W



 xz

 v z  W  x ...