Descripción: antecedentes practica 5 laboratorio organica facultad de química unam
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reactor flujo piston
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Practica 3 del Laboratorio de Flujo de Fluidos. ESIQIEDescripción completa
Practica 3 del Laboratorio de Flujo de Fluidos. ESIQIEFull description
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FLUJO DE CAJAFull description
Descripción: reactor tubular flujo piston
FLUJO DE CAJADescripción completa
Practica de mecanica de fluidosDescripción completa
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antecedentes penales
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1.
Ante An tece cede dent ntes es
2.
Nume Nu merro de Rey eyno nold lds s
Reynolds (1874) estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. A elocidades elocidades bajas del líquido! el trazador trazador se "uee lineal"ente en la dirección a#ial. $in e"bar%o a "ayores elocidades! las líneas del flujo del fluido se desor%anizan desor%anizan y el trazador se dispersa r&pida"ente r&pida"ente despu's despu's de su inyección en el líquido. l flujo lineal se deno"ina a"inar y el flujo err&tico obtenido a "ayores elocidades del líquido se deno"ina *urbulento studio del "oi"iento de un fluido. n el estudio de dic+o "oi"iento se inolucra las leyes del "oi"iento de la ,ísica! las propiedades del fluido y características del "edio a"biente o conducto por el cual fluyen. a ra"a de la +idr&ulica que se encar%a de estudiar dic+o "oi"iento le corresponde a la -idrodin&"ica. a clasificación de flujos puede realizarse de "uc+as "aneras! atendiendo al ca"bio de elocidad y dirección que sufren las partículas debido al espacio recorrido! al ca"bio de elocidad! dirección y posición de las partículas respecto al tie"po! a las ariaciones de las propiedades respecto al tie"po o a los procesos *er"odin&"icos que se puedan presenta presentarr en dic+os dic+os "oi"ien "oi"ientos. tos. Así! un flujo flujo puede puede ser la"inar la"inar!! turbulen turbulento! to! ideal! ideal! per"ane per"anente! nte! no per"ane per"anente nte!! unifor"e unifor"e!! no unifor"e unifor"e!! estable estable!! inestabl inestable! e! estacion estacionario ario!! reersible! irreersible! adiab&tico! etc.
3.
FLUJO LAMINAR:
s aque aquell en el que que el "oi"i "oi"ien ento to de las las partí partícu culas las tiene tiene sola" sola"en ente te el senti sentido do y la dirección del "oi"iento principal del fluido. $e puede presentar en un conducto cerrado trabajando a presión (tubería)! en un conducto abierto (canal) o en conducto definido por el "edio "edio estud estudiad iado o (c+orr (c+orros os de líqui líquido do!! +ilos +ilos o ol/" ol/"en enes es defin definido idos s de %ase %ases! s! no "iscibles en el "edio circundante! etc.).
4.
FLUJO TURBULENTO:
s aquel en el que las partículas del fluido tienen desplaza"iento en sentidos diferentes al del "oi"iento principal del fluido. $e pueden presentar en el "is"o tipo de conductos referidos al r'%i"en la"inar. n este este tipo tipo de flujo flujo al "oe "oerse rse las partí partícul culas as con con "oi"i "oi"ien ento to err&ti err&tico co tiene tiene co"o co"o consecuencia el que se presenten colisiones entre ellas! y esto %enera ca"bios en la
cantidad de "oi"iento (al ser los c+oques inel&sticos)! que se "anifiestan co"o una p'rdida de ener%ía.
a clasificación de flujos en la"inar o turbulento se deter"ina por el n/"ero de Reynolds. 0ara calcular las p'rdidas de ener%ía! que en el flujo la"inar son ocasionadas por la fricción! se utiliza la ecuación
τ = μ
dv dy
(ey de e2ton de la iscosidad)
y en 'l flujo turbulento que son ocasionadas por los ca"bios en la cantidad de "oi"iento! se utiliza la ecuación 2
L v h =f D 2 g 3onde , coeficiente de fricción on%itud del tubo 5 5elocidad "edia 3 3i&"etro % Aceleración de la %raedad
5.
INTRODUCCION A LA RESOLUCION DE BALANCES
os balances de cantidad de "oi"iento! ener%ía y "asa pueden for"ularse aplicando las leyes de conseración que ri%en el co"porta"iento de un siste"a. stos balances se pueden enunciar para un deter"inado período de tie"po (eolución discontinua o cíclica)! o "&s co"/n"ente introduciendo el concepto de elocidad de eolución! con las cantidades relacionadas con la unidad de tie"po. $u for"ulación %eneral es la si%uiente6
l objetio es obtener una descripción precisa y coneniente usando e#presiones "ate"&ticas tan ri%urosas co"o sea posible! con un "íni"o de par&"etros desconocidos. stas e#presiones obtenidas pueden ser ecuaciones diferenciales ordinarias! en deriadas parciales! diferenciales finitas! al%ebraicas! etc'tera.
6.
FORMULACION
a secuencia +abitual para el plantea"iento y resolución de un balance es la si%uiente6 1. 3esarrollar un "odelo %eo"'trico y ele%ir un siste"a de coordenadas. . 9dentificar las ntradas y $alidas. :. 9dentificar la ;eneración (si es positio se crea y si es ne%atio se consu"e). 4. 5erificar el stado de R'%i"en (las eoluciones en estado estacionario tienen acu"ulación nula). <. 3efinir las =ondiciones í"ite o de ,rontera (condición de una ariable en la superficie de frontera del siste"a. s la constante arbitraria en la solución de una ecuación diferencial. #isten tantas =ondiciones í"ite co"o el orden de la ecuación). >. stablecer la =ondición 9nicial o estado de las ariables en el "o"ento inicial (eoluciones transitorias o no estacionarias). 7. 3efinir los 0ar&"etros y los Requisitos. =ondiciones o restricciones a cu"plir por el siste"a! co"o por eje"plo! la te"peratura! presión! constancia de propiedades! tipo de flujo! etc'tera.
7.
EJECUCION
1. *o"ar una enoltura finita lo "&s sencilla posible acorde con el siste"a coordenado ele%ido. . 0lantear el balance. :. ?btener la e#presión si"bólica representatia. 4. Resoler la ecuación para lo%rar conocer la distribución de las ariables o @perfiles. <. $i"plificarlas para lo%rar relaciones "&s si"ples o @soluciones %enerales. >. 9dentificar los alores de frontera! los alores pro"edio y cualquier otro de inter's para la situación.
8.
APLICACIONES
=a"po de utilización! estudio de li"itaciones! eje"plos para diseBo.
9.
ANALISIS ENOLENTE DE CANTIDAD DE !OI!IENTO =onsiste en la aplicación de la ley de conseración de cantidad de "oi"iento o
da. ey de e2ton a un siste"a de flujo en estado estacionario! para un fluido de propiedades constantes que circula en r'%i"en isot'r"ico.
10. FORMULACION DEL BALANCE 1. 3esarrollar la for"a de la enoltura ele"ental y seleccionar el siste"a de coordenadas adecuado a la "is"a. . 9dentificar las ntradas y $alidas. l transporte de cantidad de "oi"iento a tra's de la superficie de la enoltura puede ori%inarse por dos "ecanis"os6 Transporte Global o Convectivo ! debido al "oi"iento
conjunto del fluido que per"ite el in%reso o e%reso de cantidad de "oi"iento al siste"a. Transporte Molecular o Propagación ! a causa
de la densidad de flujo de
cantidad de "oi"iento! o esfuerzos cortantes! ori%inada por la iscosidad del fluido.
:. 9dentificar ;eneración. a cantidad de "oi"iento puede ser ori%inada! en el ele"ento de olu"en! por dos tipos de fuerzas6 Presión! que act/a en la superficie de la enoltura. Gravitación! que lo +ace en todo el olu"en.
4. 5erificar el stado de R'%i"en. 0ara el estado estacionario no e#iste acu"ulación de cantidad de "oi"iento! es decir! no +abr& fuerza resultante actuando sobre el olu"en de fluido! o lo que es lo "is"o! no e#istir& aceleración. <. 3efinir las =ondiciones í"ite o de ,rontera. 0ara los balances enolentes de cantidad de "oi"iento se pueden identificar tres condiciones de frontera6 Interfase sólido-fluido: la elocidad del
fluido es nula con respecto al sólido en la interfase! de acuerdo a la ya "encionada condición de no desliza"iento. Interfase líquido-gas: se considera que
no +ay resistencia en la fase
líquida por parte de la fase %aseosa! por lo que el %radiente de elocidad y el esfuerzo cortante en el líquido es nulo. Interfase líquido-líquido: para líquidos in"iscibles
de distinta densidad! +ay continuidad en a"bos lados de la interfase! siendo la elocidad id'ntica y co"/n en la interfase para cada líquido. >. =ondición 9nicial no e#iste por ser estado estacionario. 7.
0ar&"etros
y
Requisitos
te"peratura
y
propiedades
físicas
constantes.
*rayectoria de las partículas de fluido rectilíneas y paralelas! r'%i"en de flujo la"inar.
11. EJECUCIÓN 1. *o"ar una enoltura finita lo "&s sencilla posible acorde con el siste"a coordenado ele%ido. . 0lantear el balance se%/n enunciado por notación si"bólica. :. *ender a cero la enoltura y obtener una ecuación diferencial del esfuerzo en función de la posición. 4. 9nte%rar la ecuación para obtener el perfil de densidad de flujo de cantidad de "oi"iento (esfuerzo cortante) en función de la posición.
<. 9ntroducir la ecuación de e2ton de la iscosidad y obtener una ecuación diferencial de la elocidad en función de la posición. >. 9nte%rar la ecuación para obtener el perfil de elocidad en función de la posición. 7. ?btener la elocidad "edia de flujo! la elocidad "i"a! el caudal olu"'trico! la elocidad de flujo de "asa! la diferencia de presiones! el esfuerzo cortante en la pared y la fuerza en la pared ejercida por el fluido.
12. APLICACIONES n las condiciones enunciadas es &lido para flujo en conductos de sección circular! anular! rectan%ular! para películas de fluido descendentes en planos o cilindros! canales abiertos! etc'tera.