MECÁNICA DE FLUIDOS TANQUE DE REYNOLDS

MECÁNICA DE FLUIDOSCiclo 2015 – II

TANQUE DE REYNOLDS

Nombres y Apellidos:

- Jean Carlos Luis Vílchez Francisco

- Eder Barreto Atoc

- Ricardo Martinez Villaverde

Código:

- U201316820- U201213789- U201213395

Sección Y Grupo:

CX61Profesor Del Curso:

- Ing. Arapa Guzman, Edwing

Profesor que Califica el Informe:

-Ing. David Alberto Maldonado CarrascoFecha:

02/10/2015

INDICE

EXPERIMENTO 1

1. Introducción

2. Marco Teórico

3. Objetivos Generales Objetivos Específicos

4. Ensayo de Tanque de Reynolds Metodología y Diseño de experimento

Materiales Procedimiento

Levantamiento de información Cálculos Resultados Conclusiones Tabla de resultados de la guía

EXPERIMENTO 2

5. Ensayo de Ecuación de Energía Metodología y Diseño de experimento

Materiales Procedimiento

Levantamiento de información Cálculos Resultados

Conclusiones

1. Introducción:

En un tanque de Reynolds se experimenta como varían las pérdidas de energía en una tubería dependiendo de la velocidad del fluido y a partir de esta variación clasificar el flujo. Dando a esa definición como el objetivo principal.

2. Marco Teórico:

Los diferentes regímenes de flujo y la asignación de valores numéricos de cada uno fueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds en 1883. Reynolds observo que el tipo de flujo adquirido por un líquido que fluye dentro de una tubería depende de la velocidad del líquido, el diámetro de la tubería y de algunas propiedades físicas del fluido.

Así, el número de Reynolds es un número adimensional que relaciona las propiedades físicas del fluido, su velocidad y la geometría del ducto por el que fluye y está dado por:

Dónde:

Re = Numero de ReynoldsD = Diámetro del ducto [L]v = Velocidad promedio del líquidoρ = Densidad del líquido µ = Viscosidad del líquido

Cuando el ducto es una tubería, D es el diámetro interno de la tubería. Cuando no se trata de un ducto circular, se emplea el diámetro equivalente

3. Objetivos Generales:

Determinar el régimen al que está sometido un flujo mediante el Tanque de Reynolds en el primer ensayo.

Objetivos Específicos:

Se tiene que calcular el caudal que transcurre por el tanque de

Reynolds.

Se tiene que calcular el número de Reynolds del flujo e

identificar en qué régimen se encuentra.

4. Ensayo de Tanque de Reynolds

Metodología y Diseño de experimento:

Materiales

i. Aparato de Reynolds

ii. Colorante (azul de metileno)

iii. Agua

iv. Termómetro digital LCD- 0.1 °C

v. Recipiente graduado

El colorante se mantiene en un recipiente y se inyecta en la corriente de agua mediante

un tubo metálico insertado en el tubo de vidrio. La corriente de agua se recoge en un

tanque de 21 cm de diámetro, provisto de un medidor de nivel de tubo de vidrio.

Procedimiento del ensayo:

Abrimos las llaves del tanque de Reynolds graduándolo para que no se rebalse..

Comenzamos a observar el recipiente donde se encuentran marcados los volúmenes y controlamos el tiempo de cada volumen.

Luego medimos la temperatura a los 500ml de agua. Después seguimos controlando el volumen y tiempo.

Los resultados del ensayo son:

T°C 20.70 20.70 20.70

VOLUMEN T1 T2 T3

500 61.53 24.63 16.81

1000 61.40 24.98 16.77

1500 64.65 25.30 17.80

62.53 24.97 17.13

ConclusionesEn este experimento, podemos observar que los resultados obtenidos de número de Reynolds son menores al valor referencial de la teoría, por lo cual, basándonos de la teoría podemos afirmar que el FLUJO ES LAMINAR, ya que es menor a 2300 en número de Reynolds (a dimensional).

4. ECUACION DE ENERGIA: PERDIDA DE CARGA POR FRICCION EN TUBERIAS DE DIFERENTE MATERIAL

Metodología y Diseño de experimentos : Materiales:

i. Banco de tuberíasii. Aguaiii. Tubos piezométricos iv. Caudilímetro v. Cronometro digital LCD

Procedimiento.-

Primero comenzamos calculando el tiempo del volumen que pasa

port la tubería.

Luego, que calculamos el tiempo procedemos a marcar la altura del

fluido que alcanza en ese instante.

Después procedemos a medir ola longitud y el diámetro de la

tubería.

Los resultados del ensayo son:

H1 H2 TIEMPO

54 59.54 40.84

69.7 89.40 32.52

107.3 118.5 28.06

119.8 131.7 26.95

VOLUMEN =1M3

Q1= 1M3/40.84=0.025 m3/s

Q2=1M3/32.52=0.030 m3/s

Q3=1M3/28.06=0.0356 m3/s

Q4=1M3/26.95=0.037 m3/s

DIAMETRO DE LA TUBERIA

D=7.80 cm=0.078mLONGITUD= 2.70 m

AREA

A= π∗0.0782/ 4 =1.521*10¨-3

VELOCIDAD MEDIA

V1=0.025 m3/s / 1.521*10¨¨-3=16.43 m/s

V2=0.030 m3/s / 1.521*10¨¨-3=19.72 m/s

V3=0.356 m3/s / 1.521*10¨¨-3=23.41 m/s

V4=0.037 m3/s / 1.521*10¨¨-3=24.32 m/s

Número Reynolds

Viscosidad cinemática = 1*10°-6 m2/s

Diámetro = 0.078 m

Re1=16.43*0.078/1*10°-6= 1281540

Re2=19.72*0.078/1*10°-6= 1538160

Re3=23.41*0.078/1*10°-6= 1825980

Re4=24.32*0.078/1*10°-6= 1896960

FLOTACION Y PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Cuando hablamos de que un objeto flota, probablemente pensamos en un barco o un submarino que puede sumergirse en el océano. Pero seguramente no pensamos en objetos que flotan en el aire. Sin embargo, para todos es claro que no todo flota en el aire o en el agua.

¿Por qué algunos objetos pueden flotar en un liquido (o fluido)? ¿Qué es lo que permite que esto suceda?

Un objeto total o parcialmente sumergido en un liquido, flotará debido a la fuerza, de magnitud igual al peso del liquido desplazado, con la que el liquido actúa sobre el objeto. Esta fuerza se conoce como fuerza de flotación y actúa en sentido contrario al peso del objeto. La fuerza de flotación tiene su origen en la presión del interior del líquido.

Una característica diferente de cada material es su peso ademas, en objetos con igual volumen, por ejemplo, una canica y un balín de acero, el peso del balín sería mayor que el de la canica, lo cual indica otra característica que debemos considerar, la “densidad”. Consideremos primero el caso de un objeto que no se hunde, como un cubo de madera. Si la madera flota, entonces el peso del cubo debe ser menor que la fuerza de flotación. El peso del objeto es:

Según el principio de Arquímedes, la fuerza de flotación es igual al peso del fluido desplazado, por lo que:

Como el peso del cuerpo es menor que la fuerza de flotación porque la madera flota:

entonces:

Como el volumen del objeto sumergido es igual al volumen del agua desplazada, entonces:

Si un objeto se hunde, su peso es mayor que la fuerza de flotación y, por tanto, mayor que el peso del fluido desplazado, entonces:

por lo que:

Como :

se tiene finalmente:

Si el metal es más denso que el agua, ¿por qué flota un barco? Debemos suponer que la densidad de todo el barco es menor que la del agua de mar, de lo contrario se hundiría.

La mayor parte del volumen de un barco está ocupado por aire, ya que es una estructura hueca en el casco. Esto hace que su densidad sea menor que la del agua y pueda flotar.