Objetivo General Realizar cálculos calorímetros para determinar cambios de energía y entalpia obtenidos en un calorímetro tipo taza de café. Objetivos Específicos 1. Construir un caloríme…Descripción completa
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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Laboratorio de Ingeniería Química I Experimento No. 7 – Caidas de presión en tuberías lisas y regímenes de flujo. Fecha de entrega: 22/11/17 Profesor: Héctor Gerardo Méndez Fregoso Ingeniero: Cortes Aguirre Carlos
Grupo: 19 Semestre: 2018-1
Problemas:
Obtener la ecuación fenomenológica de la caída de presión, indicando los parámetros constantes correspondientes, para un flujo de agua que pasa por una tubería horizontal. Determinar los factores de fricción que se presentan en flujos de agua que pasan por una tubería de 3/8’’ y longitud de 2 m para los regímenes de flujo obtenidos.
No. Longitud Diámetro Flujo Velocidad registro [m] [m] [L/h] [m/s] 1 2 3 4
2.0 2.0 2.0 2.0
0.010744 0.010744 0.010744 0.010744
30 40 50 60
0.09 0.12 0.15 0.18
Caída de presión [kPa]
Caída de presión [Pa]
LOG10 [Velocidad]
LN [∆P]
0.03 0.07 0.13 0.23
30 70 130 230
-1.03660 -0.91166 -0.81475 -0.73557
1.47712 1.84510 2.11394 2.36173
Región 1
y = 31880x 2.9201 R² = 0.9996
250 200 ] 150 a P [ P ∆
100 50 0 0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
Vel [m/s]
+ 4.50352 Modelo de la potencia y = 2.92009x R² = 0.99963 2.50000 2.00000 1.50000
] P ∆ [ N L
1.00000 0.50000
-1.20000
-1.00000
-0.80000
-0.60000
-0.40000
0.00000 -0.20000 0.00000
LOG[Velocidad]
No. Longitud Diámetro registro [m] [m] 12 13 14 15
2.0 2.0 2.0 2.0
0.010744 0.010744 0.010744 0.010744
Flujo [L/h]
Velocidad [m/s]
Caída de presión [kPa]
Caída de presión [Pa]
LOG10 [Velocidad]
LN [∆P]
400 600 800 1000
1.23 1.84 2.45 3.06
8.10 15.55 28.10 40.80
8100 15500 28100 40800
0.08 -0.91166 -0.81475 -0.73557
1.47712 1.84510 2.11394 2.36173
Región 2
y = 5512.7x 1.7862 R² = 0.9975
45000 40000 35000 30000 ] a 25000 P [ P 20000 ∆
15000 10000 5000 0 0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
Vel [m/S]
Modelo de la potencia
y = 1.7862x + 3.7414 R² = 0.9975
4.7 4.6 4.5 4.4 ] P 4.3 ∆ [ G O4.2 L
4.1 4 3.9 3.8 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
LOG[Vel]
1. ¿Es posible tener un cambio en la caída de presión si la velocidad del fluido es cero?
No, tendríamos un fluido en reposo y por lo tanto, las fuerzas también deben estar en equilibrio y no se presentarán esfuerzos cortantes ni ningún otro tipo de fuerza que genere una caída de presión.
2. ¿Qué relación guarda la caída de presión con la velocidad? ¿Para cada intervalo constante de la velocidad se obtienen incrementos constantes en la caída de presión?
Prácticamente se obtienen incrementos constantes de caída de presión conforme aumenta la velocidad del fluido. Se tiene una relación cuadrática en la región 2, mientras que en la región 1 hay una relación elevada al cubo. 3. Obtener la dependencia de la caída de presión con la velocidad del fluido aplicando el modelo de la potencia.
- Para la región 1:
- Para la región 2:
y= 2.92009x +4.50352
y= 1.7862x + 3.7414
∆P= 2.92009v + 4.50352
∆P= 1.7862v + 3.7414
Con referencia a las gráficas B1 y B2:
No. Longitud Diámetro Flujo Velocidad Caída de registro [m] [m] [L/h] [m/s] presión [kPa] 5 6 7 8
No. Longitud Diámetro Flujo Velocidad Caída de Caída de registro [m] [m] [L/h] [m/s] presión [kPa] presión [Pa] 0.5 1.0 1.5 2.0
16 17 18 19
0.013868 0.013868 0.013868 0.013868
800 800 800 800
1.47 1.47 1.47 1.47
1.42 3.2 4.24 5.66
1420 3200 4240 5660
LOG10 [Longitud]
LOG10 [∆P]
-0.30103 0 0.17609126 0.30103
0.15228834 0.50514998 0.62736586 0.75281643
y = 2924.3x 0.9856 R² = 0.9897
Región 2 7000 6000 5000 ] a 4000 P [ P 3000 ∆
2000 1000 0 0.0
0.5
1.0
1.5 Longitud [m]
2.0
2.5
Modelo de potencias 0.9
y = 0.9856x + 0.466 R² = 0.9897
0.8 0.7 ] P ∆ [ 0 1 G O L
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
LOG10 [Longitud]
4. ¿Cómo varía la caída de presión para cada incremento constante de la longitud de la tubería?
Prácticamente varían pero de una forma casi lineal en la segunda región, mientras que en la primera se comporta de manera de raíz cuadrática. Conforme aumenta la longitud de la tubería hay una mayor caída de presión. 5. Obtener la dependencia de la caída de presión con la longitud de la tubería, aplicando el modelo de la potencia.
- Para la región 1:
- Para la región 2:
y= 0.3339x + 1.7916
y= 0.9856x + 0.466
∆P= 0.3339L + 1.7916
∆P= 0.9856L + 0.466
6. Partiendo de la longitud de 1 m, diga en qué porcentaje se incrementa la caída de presión cuando la longitud se incrementa en un 10%. ¿En qué caso la caída de presión se ve más afectada?
Para la región 1 (con L= 1m).
Para la región 2 (con L= 1m).
∆P= 0.3339(1) + 1.7916= 2.1255
∆P= 0.9856(1) + 0.4 66= 1.4516
Para la región 1 (con L= 1.1m).
Para la región 2 (con L= 1.1m).
∆P= 0.3339(1.1) + 1.7916= 2.15889
∆P= 0.9856(1.1) + 0.466= 1.55016
Se incremento un 1.57092%
Se incremento un 6.78975%
En la región 2 se ve más afectada una caída de presión, debido a que hay un mayor flujo. Con referencia a las gráficas C1 y C2:
7. ¿Cómo varía la caída de presión con el incremento del diámetro de las tuberías?
Para la región 1, cómo aumenta el diámetro de la tubería, disminuye la caída de presión, sin embargo, para la región 2, es lo contrario, conforme aumenta el diámetro de la tubería, aumenta la caída de presión. 8. Obtener la dependencia de la caída de presión con el diámetro, aplicando el modelo de la potencia.
