FLUJO DE FLUIDOS
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En una planta de procesamiento químico debe llevarse benceno a 50 °C (sg=0.86)l punto B, con una presión de 550 kPa. Se instala una bomba en el punto }a , 21 m por debajo de B, y se conectan los dos puntos por medio de un tubo plástico de 240 m, con diámetro interior de 50 mm. El flujo volumétrico es de 110 L/min. Con estos datos calcular la velocidad máxima esperada del flujo y obtener varios puntos del perfil de velocidad. Grafique la velocidad y la distancia a partir de la pared de la tubería
y(mm)
y(ro)
Vmax(m/s)
0.5
0.02
0.654
1.0
0.04
0.735
1.5 2.0 2.5 5.0 7.5 10.0 15.0 20.0
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Se muestra un intercambiador de calor usado para transferir calor desde el fluido en el interior hacia aquel que esta en el espacio entre el exterior del tubo y el interior de la coraza cuadrada que rodea al tubo. Calcule el flujo volumétrico en gal/min que produciría una velocidad de 8 pies/ s, tanto dentro del tubo como en la coraza.
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Determine el radio hidráulico se la sección que se observa en la figura, si la dimensión interior de cada lado del cuadrado es de 250 mm y el diámetro exterior del tubo es de 150 mm
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Calcule el numero de Reynolds para el flujo de etilenglicol a 25 °C a través de la sección de la figura mostrada. El flujo volumétrico es de 0.16m3/s. Utilice las dimensiones del problema anterior.
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Determine la caída de presión para una longitud de ducto de 50 m que tiene la sección transversal de la figura. Tiene etilenglicol a 25 °C con un flujo de 0.16m3/s. La dimensión interior del cuadrado es de 250mm y el diámetro exterior del tubo es de 150 mm. Utilice ϵ=3x10 -5m, algo mas liso que la tubería de acero comercial.
PERDIDAS MENORES
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¿Qué pérdida de energía ocurrirá si fluyen 100L/min de agua a través de una expansión súbita, de un tubo de cobre de 1 pulgada tipo K a otro de 3 pulgadas tipo K. Consultar apéndice H. Ver coeficientes.
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Cuál será la diferencia entre la carga de presión antes y después de una expansión súbita. Use los datos del prob proble lema ma ant anterio eriorr. (asu (asuma ma expan xpansi sión ón horizontal)
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¿Qué pérdida de energía ocurrirá si fluyen 100L/min de agua a través de una expansión súbita, de un tubo de cobre de 1 pulgada tipo K a otro mas grande.
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¿Qué pérdida de energía ocurrirá si fluyen 100L/min de agua a través de una expansión gradual, de un tubo de cobre de 1 pulgada tipo K a otro de 3 pulgadas tipo K que incluye un ángulo de cono de 30°. Consultar apéndice H. Ver coeficientes.
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¿Cuál será la perdida de energía que ocurre cuando 100L/min de agua circulan de un tubo de cobre de 3 pulg. (tipo K) a través de una contracción súbita.
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¿Cuál es la perdida de energía que se da cuando fluyen 100L/min de agua, de un deposito a un tubo de cobre de 1 pulg(tipo K) A) a través de una tubería que se proyecta hacia adentro del almacenamiento B) por una entrada bien redondeada.
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Del deposito superior al inferior circula aceite (v=4x10-5 m2/s, S=0.9) a razón de 0.028m3/s por la tubería lisa de 15cm ¿Cuál es la elevación de la superficie del aceite del deposito superior? Kb, Ke y KE son coeficientes de perdida para vuelta, entrada y salida, y son 0.19,0.5 y 1.0 de tablas.
VALVULAS Y ACOPLAMIENTOS
Válvula de globo K =340 f T
Válvula de globo K = 8 f T
Válvula de ángulo K = 150 f T
Válvula de ángulo K = 150 f T
Válvula de pie K = 420 f T
Válvula de mariposa K = 45 f T (de 2 a 8 pulg)
Codo de 90° K = 30 f T
Codo de 45° K = 16 f T
Paso directo K = 20 f T
Paso por el ramal K = 60 f T
Procedimiento para calcular la perdida que causan las válvulas y accesorios de acoplamiento 1. En la tabla 1, encontrar Le/D para la válvula o acoplamiento. 2a. Si la tubería es de acero nueva y limpia: En la tabla 2 encontrar ƒ т . 2b. Para tubos de otros materiales: Con la tabla 3, determinar la rugosidad del tubo Calcular D/ϵ. Emplear el diagrama de Moody, para determinar ƒ т en la zona de turbulencia completa. 3. Calcular K = ƒ т (Le/D). 4. Calcular hɩ = K(vp²/2g), donde vp es la velocidad en el tubo.
TABLA 1
Resistencia en Válvulas y acoplamientosxpresadas como longitud equivalente en diámetros de conducto, L c/D
Tipo
Longitud equivalente En diámetros De tubería Lc/D
Válvula de globo – complemente abierta
340
Válvula de ángulo – complemente abierta Válvula de compuerta – complemente abierta
150 8
- ¾ abierta
35
- ½ abierta
160
- ¼ abierta Válvula de verificación – tipo giratorio
900 100
Válvula de verificación – tipo bola
150
Válvula de mariposa – completamente abierta
45
Codo estándar 90º Codo de radio de largo de 90º
30 20
Codo de calle de 90º
50
Codo estándar de 45º
16
Codo de calle de 45º
26
Codo de devolución cerrada Te estándar fl j é d
50 20
Procedimiento para calcular la perdida que causan las válvulas y accesorios de acoplamiento 1. En la tabla 1, encontrar Le/D para la válvula o acoplamiento. 2a. Si la tubería es de acero nueva y limpia: En la tabla 2 encontrar ƒ т . 2b. Para tubos de otros materiales: Con la tabla 3, determinar la rugosidad del tubo Calcular D/ϵ. Emplear el diagrama de Moody, para determinar ƒ т en la zona de turbulencia completa. 3. Calcular K = ƒ т (Le/D). 4. Calcular hɩ = K(vp²/2g), donde vp es la velocidad en el tubo.
TABLA 2 Factor de fricción en la zona de turbulencia completa para tubería de acero comercial, nueva y limpia
Tamaño nominal de la tubería (pulg)
Factor de fricción f T
Tamaño nominal de la tubería (pulg)
Factor de fricción f T
1/2
0.027
31/2,4
0.017
3/4
0.025
5
0.016
1
0.023
6
0.015
11/4
0.022
8-10
0.014
11/2
0.021
12-16
0.013
2
0.019
18-24
0.012
21/2,3
0.018
Procedimiento para calcular la perdida que causan las válvulas y accesorios de acoplamiento 1. En la tabla 1, encontrar Le/D para la válvula o acoplamiento. 2a. Si la tubería es de acero nueva y limpia: En la tabla encontrar ƒ т . 2b. Para tubos de otros materiales: Con la tabla, determinar la rugosidad del tubo Calcular D/ϵ. Emplear el diagrama de Moody, para determinar ƒ т en la zona de turbulencia completa. 3. Calcular K = ƒ т (Le/D). 4. Calcular hɩ = K(vp²/2g), donde vp es la velocidad en el tubo.
TABLA 3 Valores de diseño de la rugosidad de tubos
Procedimiento para calcular la perdida que causan las válvulas y accesorios de acoplamiento 1. En la tabla 1, encontrar Le/D para la válvula o acoplamiento. 2a. Si la tubería es de acero nueva y limpia: En la tabla encontrar ƒ т . 2b. Para tubos de otros materiales: Con la tabla, determinar la rugosidad del tubo Calcular D/ϵ. Emplear el diagrama de Moody, para determinar ƒ т en la zona de turbulencia completa. 3. Calcular K = ƒ т (Le/D). 4. Calcular hɩ = K(vp²/2g), donde vp es la velocidad en el tubo.
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Determine el coeficiente de resistencia K para una válvula de globo abierta por completo colocada en una tubería de acero de 6 pulg cédula 40
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¿Cuál será la caída de presión a través de una válvula de globo abierta por completo, ubicada en una tubería de acero de 4 pulg cedula 4, por la cual circulan 400 gal/min de aceite (sg=0.87)?
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Determine la pérdida de energía para el flujo de 500 m3/h de agua, a través de una te estándar conectada a una tubería de hierro dúctil de 6 pulg, sin recubrimiento. El flujo tiene lugar por el ramal.
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Cierta cantidad de aire circula (T= 20 °C y P= 101KPa absoluta) a razón de 2.5 m3/s en un conducto rectangular de acero comercial de 30 cm por 60 cm ¿Cuál es la caída de presión por 50 m del conducto?
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En un canal rectangular de 10 pies de ancho y una profundidad de 6 ft circula agua (60°F). ¿Cuál es el numero de Reynolds si la velocidad media es 0.1 pie/s? Con esta velocidad, ¿a qué profundidad máxima podemos estar seguros de tener flujo laminar? V= 1.22 x 10 -5 pies 2 /s
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Determine la descarga de agua que un canal de concreto de 10pies de ancho puede llevar si la profundidad de flujo es 6pies y la pendiente del canal es 0.0016.
TABLA 1
Resistencia en Válvulas y acoplamientosxpresadas como longitud equivalente en diámetros de conducto, L cLongitud /D
Tipo
equivalente En diámetros De tubería Lc/D
Válvula de globo – complemente abierta
340
Válvula de ángulo – complemente abierta Válvula de compuerta – complemente abierta
150 8
- ¾ abierta
35
- ½ abierta
160
- ¼ abierta Válvula de verificación – tipo giratorio
900 100
Válvula de verificación – tipo bola
150
Válvula de mariposa – completamente abierta
45
Codo estándar 90º Codo de radio de largo de 90º
30 20
Codo de calle de 90º
50
Codo estándar de 45º
16
Codo de calle de 45º
26
Codo de devolución cerrada Te estándar fl j é d
50 20
