Practica 2 lab int1
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Este documento presenta los resultados de un experimento para determinar el número de Reynolds variando el caudal de agua en una mesa hidrodinámica. Se realizaron 10 mediciones de caudal a diferentes aperturas de la válvula y se calcularon los números de Reynolds correspondientes. El número de Reynolds caracteriza el flujo como laminar o turbulento y es útil para el estudio y diseño de sistemas de tuberías industriales.
Practica 2 lab int1
- 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI Carrera: Ingeniería Química Asignatura: Laboratorio Integral I Reporte de: Practica 2 Nombre de Practica: EXPERIMENTO DE REYNOLDS Alumnos: Javier casas sosa Heber Gallegos Profesor: Norman Edilberto Rivera Pazos 04/02/10
- 2. INDICE LABORATORIO INTEGRAL PRACTICA 2 EXPERIMENTO DE REYNOLDS 1_OBJETIVO……………………………………………… 1 2_RESUMEN……………………………………………… 2 3_EL EQUIPO Y MATERIAL…………………………… 3 4_MODELO MATEMATICO…………………………….. 4 5_VARIABLES Y PARAMETROS………………………. 5 6_HOJA DE DATOS………………………………………. 6 7_DESARROLLO DE LA PRÁCTICA…………………… 7 8_GRAFICAS………………………………………………. 8 9_CONCLUSIONES……………………………………….. 9 10_REFERENCIAS………………………………………… 10
- 3. RESUMEN El número de Reynolds es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Como todo número adimensional es un cociente, una comparación. En este caso es la relación entre los términos convectivos y los términos viscosos de las ecuacione de Navier-Stokes que gobiernan el movimiento de los fluidos. Por ejemplo un flujo con un número de Reynolds alrededor de 100.000 (típico en el movimiento de una aeronave pequeña, salvo en zonas próximas a la capa límite) expresa que las fuerzas viscosas son 100.000 veces menores que las fuerzas convectivas, y por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un cojinete axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho menor que 1 indicando que ahora las fuerzas dominantes son las viscosas y por lo tanto las convectivas pueden despreciarse. Otro ejemplo: En el análisis del movimiento de fluidos en el interior de conductos proporciona una indicación de la pérdida de carga causada por efectos viscosos. Además el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar en ciertos casos. Así por ejemplo en conductos si el número de Reynolds es menor de 2000 el flujo será laminar y si es mayor de 4000 el flujo será turbulento. El mecanismo y muchas de las razones por las cuales un flujo es laminar o turbulento es todavía hoy objeto de especulación. Según otros autores: • Para valores de el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si estuviera formado por làminas delgadas, que interactúan sólo en base a esfuerzos tangenciales, por eso a este flujo se le llama flujo laminar. El colorante introducido en el flujo se mueve siguiendo una delgada linea paralela a las paredes del tubo. • Para valores de la lìnea del colorante pierde estabilidad formando pequeñas ondulaciones variables en el tiempo,
- 4. manteniéndose sin embargo delgada. Este régimen se denomina de transición. • Para valores de , después de un pequeño tramo inicial con oscilaciones variables, el colorante tiende a difundirse en todo el flujo. Este régimen es llamado turbulento, es decir caracterizado por un movimiento desordenado, no estacionario y tridimensional. Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds (1842-1912), quien lo describió en 1883. Viene dado por siguiente fórmula: o donde ρ: densidad del fluido vs: velocidad característica del fluido D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema μ: viscosidad dinámica del fluido ν: viscosidad cinemática del fluido
- 5. EL EQUIPO Y MATERIAL Mesa hidrodinámica (hydrodynamics trainer with pc-data acquisition – Gunt Hamburg HM112)
- 6. MODELO MATEMATICO Q = A.V ENTONCES Q V= …………………………..Ec. 1. A PERO D2 A=π 4 SUSTITUYENDO ¨A¨ EN LA EC. 1. Q 4Q V= = D 2 πD 2 ………………………………………EC. 2 π 4 VD SI Re = SUSTITUYENDO V EN EC. 2 v 4Q D πD 2 4Q Re = = v vπD
- 7. VARIABLES Y PARAMETROS • Temperatura = 18°C • Flujo del agua en l/min, debe ser convertido a m3/s • Se realizaran 6 mediciones de flujo a diferentes aberturas de la válvula y se anotaran en la tabla de Excel. DIAMETRO DE Q=0.017 m VISCOSIDAS= 0.729 x 10-6 m2/s HOJA DE DATOS 1 No de medición Q (l/min) Q (m3/s) Re 1 21,2 0,000353333 25083.74 2 19,4 0,000323333 22953.99 3 17,5 0,000291667 20705.92 4 15,3 0,000255 18102.89 5 13,2 0,00022 15618.18 6 11,5 0,000191667 13606.75 7 9,6 0,00016 11358.68 8 7,3 0,000121667 8637.33 9 5,5 9,16667E-05 6507.57 10 3,5 5,83333E-05 4141.18
- 8. HOJA DE DATOS 2 No de medición Q (l/min) Q (m3/s) Re 1 21,4 0,000356667 14506.11 2 19,3 0,000321667 13082.61 3 17,2 0,000286667 11659.12 4 15,4 0,000256667 10438.98 5 13,5 0,000225 9151.05 6 11,5 0,000191667 7795.34 7 9,6 0,00016 6507.41 8 7,6 0,000126667 5151.7 9 5,4 0,00009 3660.42 10 3,7 6,16667E-05 2508.07
- 9. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
- 10. A. Conectar las mangueras a la mesa hidrodinámica el tubo ubicado en la parte más posterior de la mesa, asegurándose de que estén bien colocadas, evitando así la salida de flujo. B. Encender la mesa hidrodinámica para iniciar con la purga, y abrir la válvula para asegurase que no quede nada de aire dentro de las mangueras, con la finalidad de que no altere la lectura de la diferencia de presión. C. Una vez purgadas las mangueras se cierra la válvula, para poder calibrar y verificar a cero el medidor de flujo. D. Abrir la válvula de la mesa hidrodinámica un poco y tomar las medidas de flujo. E. Seguir abriendo la válvula hasta haber tomado 10 lecturas. CONCLUSIONES La determinación del numero de Reynolds fue muy sencillo de calcular por que solo se vario con el caudal. El número de Reynolds nos es muy útil al realizar cálculos en sistemas de tuberías de operaciones industriales para su estudio, diseño o predicción del comportamiento del flujo cuando las variables (V, D, ρ, μ, v) cambian. REFERENCIAS Mecánica de Fluidos, sexta edición Robert L. Mott, Editorial Pearson-Pretice Hall