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8/15/2019 fenomenos-lab-reynolds.docx

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA

E INDUSTIRAS EXTRACRIVAS

LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE FENOMENOS

DE TRANSPORTE

PRACTICA:

NUMERO DE REYNOLDS

PROFESOR:

HECTOR ZAMORANO GARCIA

ALUMNO:

RAMIREZ CARRASCO FRANCISCO SALVADOR

GRUPO:

2 IM 03

SECCION: “A”

FECHA DE ENTREGA: 28 DE ENERO DE 20!


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OB"ETIVOS PERSONALES:

Identificar los diferentes tipos de flujo mediante la observación del sistema

Relacionar los resultados experimentales (tiempo) con los resultados

teóricos (número de Reynolds) para comprender el tipo de fluido

Comprender la importancia que tiene el número de Reynolds en laIngeniería uímica

INTRODUCCION:

!ediante un sistema de flujo continuo y a diferentes gastos volum"tricos se

demostraran los diferentes tipos de flujos (laminar# transitorio y turbulento)# con

respecto a datos previamente conocidos (di$metro interno# viscosidad# densidad#

volumen)

%rimero se llevara a cabo el c$lculo del tiempo a diferentes números de Reynolds

y volumen de & 't# que representaran el tipo de flujo laminar# turbulento ytransitorio (o Re* &+,,# -,,, y +,,,# respectivamente)# para que así despu"s

en la experimentación podamos medir un litro de agua en esos tiempos y así

obtener el flujo deseado

.e abrir$ la manija de circulación del fluido para que un litro de agua se llene

aproximadamente en los tiempos calculados

/na ve0 que el tiempo sea el deseado# se proceder$ a abrir la manija que da paso

a la tinta y observaremos el tipo de flujo que tenemos y compararemos si los

resultados teóricos concuerdan con nuestra experimentación

1espu"s de observar el tipo de flujo y corroborar que son los deseados# se

calcularan los números de Reynolds reales# en los cuales se utili0ara el tiempo

experimental

MARCO TEORICO:

2l número de Reynolds (Re) es un número adimensional utili0ado en mec$nica de

fluidos# dise3o de reactores y fenómenos de transporte para caracteri0ar el

movimiento de un fluido

2l número de Reynolds relaciona la densidad# viscosidad# velocidad y dimensión

típica de un flujo en una expresión adimensional# que interviene en numerosos

problemas de din$mica de fluidos 1ic4o número o combinación adimensional

aparece en muc4os casos relacionado con el 4ec4o de que el flujo pueda

considerarse laminar (número de Reynolds peque3o) o turbulento (número de

Reynolds grande)


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%ara un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta# el número de

Reynolds viene dado por*

5 equivalentemente por*

1ónde*

ρ * 1ensidad del fluido

v s * 6elocidad característica del fluido

D * 1i$metro de la tubería a trav"s de la cual circula el fluido o longitud

característica del sistema μ * 6iscosidad din$mica del fluido

v * 6iscosidad cinem$tica del fluido (m78s)

Como todo número adimensional es un cociente# una comparación 2n este caso

es la relación entre los t"rminos convectivos y los t"rminos viscosos delas ecuaciones de avier9.to:es que gobiernan el movimiento de los fluidos

2l número de Reynolds permite predecir el car$cter turbulento o laminar en ciertos

casos

2n conductos o tuberías (en otros sistemas# varía el Reynolds límite)*

.i el número de Reynolds es menor de ;&,, el flujo ser$ laminar y si es mayor de

-,,, el flujo ser$ turbulento 2l mecanismo y muc4as de las ra0ones por las

cuales un flujo es laminar o turbulento es todavía 4oy objeto de especulación

.egún el número de Reynolds*

%ara valores de ℜ≤2100 (para flujo interno en tuberías circulares) el flujo

se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por

l$minas delgadas# que interactúan sólo en función de los esfuer0os

tangenciales existentes %or eso a este flujo se le llama flujo laminar 2l

http://es.wikipedia.org/wiki/Convecci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaciones_de_Navier-Stokeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_turbulentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaciones_de_Navier-Stokeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_turbulentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_laminarhttp://es.wikipedia.org/wiki/Convecci%C3%B3n


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1ónde*

& 1epósito de tinta; 6$lvula de inyección- Aornillo de ajuste> Inyector+ Aobera= Rebosadero? Blimentación del sistema@ 6$lvula de drene


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v 1=Gv1

A ∴Gv1=v ∙ A ó Gv1=

V

θ1

A=π

4∙ Dint

2=π

4∙0.01m

2=7.8539 x 10−5m2

.ustituyendo valores para obtener Gv1

Gv1=0.1506 m

s ∙7.8539 x10

−5m

2=1.1827 x10−5m

3

s

5bteniendo θ1 de la siguiente ecuación

Gv1=V θ ∴θ1= V Gv1

θ1= 0.001m

3

1.1827 x 10−5 m

3

s

=84.544 s

.ustituyendo valores para conocer v 2

v 2=3000 ∙1.002 x10−3 kg

m ∙ s

0.01m∙998 kg

m3

=0.3012 m

s

v 2=Gv2

A ∴Gv 2=v2 ∙AóGv 2=

V

θ2

A=π

4∙ Dint

2=π

4∙0.01m

2=7.8539 x 10−5m2


Gv2=0.3012 m

s ∙7.8539 x10

−5m

2=2.3655 x10−5m

3

s


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Gv2= V

θ2∴θ2=

V

Gv2

θ2= 0.001m

3

2.3655 x 10−5 m

3

s

42.274 4 s

.ustituyendo valores para conocer v 3

v 3=5000 ∙1.002 x10

−3 kg

m∙ s

0.01m∙998 kg

m3

=0.5020 m

s

v 3=Gv3

A ∴Gv 3=v 3 ∙AóGv3=

V

θ3

A=π

4∙ Dint

2=π

4∙0.01m

2=7.8539 x 10−5m2


Gv3=0.5020m

s ∙7.8539 x 10

−5m

2=3.9426 x 10−5m

3

s


Gv3= V

θ3∴θ3=

V

Gv3

θ2= 0.001m

3

3.9426 x 10−5 m

3

s

25.363 s


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C+$%&$' )* $'( )+,'( *1*./*,+$*(:

Conociendo θ1´ calcularemos el Gv1´ respectivo*

θ1´ =71.5 s

Gv1´ = V

θ1´ =

0.001m3

71.5 s =1.3986 x 10−5

m3

s

.ustituyendo Gv1´ en la siguiente ecuación*

v 1´ =Gv1´

A=

1.3986 x10−5 m

3

s

7.8539 x10−5m

2=0.1782

m

s

.ustituyendo v 1´ en la ecuación de Reynolds

ℜ1´ = Dint∙ v1 ´ ∙ ρ

μ =

0.01m ∙0.1782 m

s ∙998

kg

m3

1.002 x10−3 kg

m∙ s

=1774 .89

Conociendo

θ2´

calcularemos el

Gv2´

respectivo*

θ2´ =40 s

Gv2´ = V

θ1´ =

0.001m3

40s =2.5 x 10−5

m3

s

.ustituyendo Gv2´ en la siguiente ecuación*

v 2´ =Gv2´

A =

2.5 x 10−5 m

3

s

7.8539 x10−5m

2=0.3183

m

s

.ustituyendo v 2´ en la ecuación de Reynolds


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ℜ2´ = Dint ∙ v 2´ ∙ ρ

μ=

0.01m ∙0.3183 m

s∙998

kg

m3

1.002 x10−3 kg

m∙ s

=3170.29

Conociendo θ3´ calcularemos el Gv3 ´ respectivo*

θ2´ =40s

Gv3 ´ = V

θ1´ =0.001

m3

27 s =3.7037 x10−5

m3

s

.ustituyendo Gv3 ´ en la siguiente ecuación*

v 3 ´ =Gv3 ´

A =

3.7037 x10−5 m

3

s

7.8539 x10−5m

2=0 .4715

m

s

.ustituyendo v 3 ´ en la ecuación de Reynolds

ℜ3 ´ = Dint ∙ v 3 ´ ∙ ρ

μ

=

0.01m∙0.4715m

s ∙998

kg

m3

1.002 x 10−3

kgm∙ s

=4696.17

1atos teóricos

R"gimen No.ℜ . Gv(m3/ s) A (m2) θ

'aminar 1500 1.1828 x 10−5

7.8539 x 10−5 84.544 s

Aransitorio 3000 2.3655 x 10−5

7.8539 x 10−5 42.274 s

Aurbulento 5000 3.9426 x10−5

7.8539 x 10−5 25.363 s

1atos experimentales

R"gimen No. ℜ . Gv(m3/ s) A (m2) θ

'aminar 1774.89 1.3986 x10−5

7.8539 x 10−5 71.5 s

Aransitorio 3170.29 2.5 x10−5

7.8539 x 10−5 40 s


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Aurbulento 4696.17 3.7037 x10−5

7.8539 x 10−5 27 s

ANALISIS DE RESULTADOS:

Como observamos comparando la tabla de datos teóricos con los experimentales#se puede notar que tenemos variación en el número de Reynolds ya que es

tiempo experimental no fue exacta mente el mismo que el teórico lo que nos

ocasiono que nuestro gasto volum"trico cambiara y por consecuente nuestro

número de Reynolds no fuera el mismo

0100020003000

400050006000

No.Re. teorico

No.Re. experimental

Tiempo (s)

No. Re.

Con ayuda de esta grafica podemos observar con m$s facilidad la diferencia que

tuvimos respecto al número de Reynolds debido al tiempo

OBSERVACIONES:

en la pr$ctica se observó que un error que pudimos 4aber tenido fue que no

4ayamos alcan0ado exactamente la cantidad de tiempo solicitada por los datos

teóricos y por consecuente nos llevó a que 4ubiera una diferencia en el número de

Reynolds

CONCLUSIONES:

1e acuerdo con los resultados puedo concluir que los objetivos se cumplieron# ya

que mediante la calculación de un tiempo teórico# pude estimar un tiempo

experimental y así pude observar el tipo de flujo que tendría en el sistema# y

compar$ndolo con mi número de Reynolds experimental# obtuve el flujo deseado


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en cada experimentación Bdem$s de comprender la importancia que tiene en la

ingeniería química ya que debemos conocer el número de Reynolds para algunas

variables en un equipo o un proceso

BIBLIOGRAFIA:

Denómenos de transporte# yron ird# Earren 2 .teFart# 2dit Reverte Cengel# Cimbala# mec$nica de fluidos# 2dit Interamericana

ANEXOS:

4ttp*88quimicageneralingblogspotmx8p8propiedades9de9las9sustancias4tml

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