REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RRECTORADO BARQUISIMETO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE FENÓMENOS DE TRANSPORTE PRÁCTICA #5: ESTUDIO DE FLUJOS COMPRESIBLES MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE UN TÚNEL DE AIRE (PRE-INFORME) AUTORES: SUÁREZ, LEHIDYMAR EXPEDIENTE: 20111-0070 TABATA, OMAR EXPEDIENTE: 20111-0016 PROFESORA: VELÁSQUEZ, JULISSA Es . Entre dichas características se encuentran la densidad. el volumen de todas las porciones del fluido permanece inalterado sobre el curso de su movimiento cuando el flujo es incompresible Se denomina flujo compresible a aquel fluido cuya densidad varía significativamente ante un cambio de presión. ya que varían escasamente su volumen (por lo tanto su densidad) ante una variación de presión. o es simplemente una sustancia capaz de fluir. presión de vapor. La relación entre la variación de volumen y la variación de presión. El valor de K es muy grande para sólidos y líquidos. viscosidad.SECCIÓN: 01 BARQUISIMETO. un flujo se clasifica en compresible e incompresible. todos disminuyen su volumen cuando se les aplica una presión. es una constante K. tensión superficial entre otros. ENERO DEL 2016 INTRODUCCIÓN Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente bajo la acción de una fuerza cortante aplicada o esfuerzo. La incompresibilidad es una aproximación y se dice que el flujo es incompresible si la densidad permanece aproximadamente constante a lo largo de todo el flujo. que depende de la elasticidad del mismo. el volumen específico. propia de cada material. En mecánica de fluidos. dependiendo del nivel de variación de la densidad del fluido durante ese flujo. Tanto los gases. Por lo tanto. como los líquidos y los sólidos. Las propiedades de los fluidos (dependientes de la presión y la temperatura) caracterizan el estado o condición de un fluido y representan de forma macroscópica la estructura molecular y el movimiento del fluido. dado que ante una gran presión. Es por ello que la presente práctica tiene como objetivo el estudio de los efectos de compresibilidad en un túnel de aire así como los parámetros de diseño de equipos para compresión. Para esto. compresores. los diferentes flujos másicos del aire. En cambio. así como la temperatura de entrada y salida del vapor. Los ejemplos más comunes se pueden contar los sistemas de aire comprimido utilizados en la operación de herramienta de taller y de equipos dentales. Los flujos compresibles se presentan con frecuencia en las aplicaciones de ingeniería. por el cual fluirá aire (ajustado a diferentes calibraciones dadas por el regulador de flujo). las tuberías de alta presión para transportar gases. con el fin de obtener la caída de presión y la presión de salida del medidor. Debido a que dentro de la industria se generan grandes gastos para producir el movimiento de gases por tuberías (implementación de ventiladores. el régimen del fluido y verificar las condiciones de operación del túnel. Los efectos de la compresibilidad son muy importantes en el diseño de los cohetes y aviones modernos de alta velocidad. su volumen disminuye mucho. entre otros). Entonces se dice que la mayoría de los gases son fluidos compresibles. se procederá a utilizar un túnel de aire integrado a un medidor de venturi y a un ventilador centrífugo. . y con ellos elaborar un perfil de velocidad del aire. es que un ingeniero químico debe conocer cómo se desarrolla la compresión de gases por ductos con el fin de reducir costos de producción. y los sistemas censores y de control neumático o de fluidos. los ventiladores y compresores. en las plantas generadoras.por esta razón que se dice que la mayoría de los sólidos y líquidos son incompresibles. el valor de K es muy pequeño para los gases. Datos experimentales de temperatura.04 .02 0.03 0.02 0.04 2 0 0.03 0.04 3 0 0. presión y velocidad obtenidos durante el estudio de aire a diferentes aperturas de entrada de fluido.04 0 0.01 0.02 0.TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES Tabla 1.02 0. Temperatura (k) Referen cia 0 1 Entra da del tubo (T1) Entra da del ventu ri (T2) Sali da del tubo (T3) Presión (Pa) Entra da del Ventu ri (P1) Salida del Ventu ri (P2) ∆P Perfil de velocidad Presi ón de salid a del tubo (P3) Línea de referen cia Velocida d (m/s) Longitud (m) 0 0.03 0.01 0.01 0.01 0.03 0. Temperatura ambiente (K) Presión ambiente(Pa) Fuente: propia PROCESAMIENTO DE DATOS Determinación del coeficiente de venturi A2 2 ) A1 ¿ δ∗¿ 2∗g∗( p 1−p 2) ¿ m= A 2∗Cv∗ y∗√ ¿ 1−( Ecu 1 Donde: M=Flujo másico del aire ( kg/s) Cv= Coeficiente de venturi Y= Factor de expansión de gases P1= Presión a la entrada del venturi (Pa) P2= Presión a la salida del venturi (Pa) δ = Peso específico del flujo a la temperatura ambiente (N/m3) A2= Área de la garganta del venturi (m2) A1= área de la tubería del venturi (m2) . 4456 diametro de tubería 15. 2 .Los valores de P1 y P2 reportados en la tabla N°1 de datos experimentales. El peso específico determinado por la tabla E. 3 ) ¿ ¿ y=¿ Pero K=1.8485 x 10−3∗Cv∗ y∗ 19.4 (valor sacado del Mott 2006). la ecuación 3 queda de la forma Ecu. además: β= diametro de garganta 7 cm = =0.9603 Calculando Y por medio de la ecuación P2 P1 ¿ ¿ P2 K2 4 1−β ∗( ) P1 1 P2 ( K−1 )∗ 1− ∗(¿ ¿ 2 ) P1 ( ) ( K∗( 1− β 4 )∗ 1− P 2 1− K1 P1 Ecu.62∗( p 1− p 2) δ∗0.68 cm Entonces.1 del Mott (2006) √ m=3. 4 ) P1 ) ¿ ¿ y=¿ Donde: Y= Factor de expansión de gases P1= Presión a la entrada del venturi (Pa) P2= Presión a la salida del venturi (Pa) Calculando ahora el flujo másico. por gases ideales ρ= P∗pm Ecu .0394∗(¿ ( ( Ecu.3448∗ 1−( 1 P 2 1− 1.4 P2 ( 0.5 R∗T Donde: ῤ= Densidad del aire (Kg/m3) P= Presión (Pa) Pm= Peso molecular del aire (g/mol) = 28.314m3Pa/molK T= Temperatura absoluta (K) Los valores de P y T reportados en la tabla n°1 de datos experimentales . se tiene que. 4 ) 1.4 )∗ 1− ∗¿ P1 1−0.97 R= Constante de los gases =8.P2 P1 ¿ ¿ P2 P1 ¿ ¿ 1 2 ¿ 2 ¿ ) 1. 11 Donde: . 7 Donde: A= area de tubo (m2) Vn-1 y Vn= Velocidades del fluido (m/s) An-1 y An= Area del fluido (m2) Vprom=51.7866 ∑ ( v n−1+ v n) ∗( An −A n−1) 2 Ecu. 6 T Determinación de la velocidad promedio a la salida del tubo de aire Vprom= ( v n−1+ v n ) 1 ∗( A n− An−1 ) ∑ A 2 Ecu.4849 Ecu.ρ= P∗3.01931 Ecu. 9 Donde: Q= Caudal de aire (m3/s) Vprom= Velocidad promedio del aire determinado en la ecuación 8 A= Area de la tubería (m2) Q=vprom∗0. 8 Determinación del caudal de aire Q=vprom∗A Ecu. 10 Determinando flujo másico del aire m=ρ∗Q Ecu . 14 pm Siendo: Vprom= Velocidad promedio determinada en la ecuación 8 K =Constante del aire (1.M= flujo másico (kg/s) ῤ= Densidad (kg/m3) Determinado mediante ecuación 6 Q= Caudal de aire (m3/s) Determinado mediante ecuación 11 Finalmente.4 ) Gc= Factor de relación de gravedad (kg*m/N*s2) T= Temperatura del sistema (K) R= Constante universal de los gases (8.7811∗T Ecu . 13 a K∗gc∗T∗R Ecu .9603 Determinación del régimen del flujo Calculando el número de Mach Ma= Donde a= √ Vprom Ecu .314 m3*Pa/molK) Pm= Peso molecular del aire (g/mol) (T encontrada en la tabla n°1 de datos experimentales) a=√ 401. de la ecuación 2 se determina el coeficiente del venturi m Cv= √ 3.14 Verificación de velocidades Debe cumplirse que Ecu.62∗( p 1− p 2) δ∗0.8485 x 10−3∗y∗ 19. 12 . L. Mexico. Franzini (1997). México. 16 Potencia consumida Potenciautil= ( 2 ) P 2−P 1 V 2 + ∗m Ecu . (1992). S. B. y Wylie. 18 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Mott R. Cuarta Edición. (1996). 17 ρ 2∗Gc Potenciaconsumida=V ∗I Ecu. Novena edición. V. E. Mecánica de Fluidos Aplicada.A. Mecánica de Fluidos con Aplicaciones en . DF. Joseph B. Mecánica de los Fluidos. Streeter. Prentice Hall Hispanoamericana. Ingeniería. Segunda Edición McGRAW-HILL. 15 Vmax Determinación de la eficiencia del ventilador n= Potencia Util Ecu .8 Ecu .Vprom =0. DF.
Report "Prac 5 Flujo Compresible Tunel de Aire Pre"