Fenómenos De Transporte. Mecánica de Fluidos y Transmisión del Calor

3iA y ECyT - UNSAM

Fenómenos De Transporte

Mecánica de Fluidos y Transmisión del Calor

2021

Serie 5

1. Se necesita diseñar el diámetro del tubo de galvanizado utilizado para drenaje por rebalse del agua de un pequeño lago para evitar los desbordes e inundaciones en las épocas de lluvias. El máximo caudal a desalojar del que se tiene registro es de 1,6 m3/s. El tubo se encuentra ubicado 1m por debajo del borde superior del lago y su descarga a 3m por debajo de la boca del tubo. Se puede considerar que la longitud equivalente del tubo es de 20 m.

Calcular el diámetro del caño que asegure que no se supera el nivel superior.

Propiedades del agua: ρ = 1000 kg/m3, μ = 10-3 kg/m.s

Rugosidad de la cañería = 0,00015 m

1. En el sistema de la figura se transporta el caudal principal Q1 de 30m3/h al tanque 2 mediante el esquema de cañerías del dibujo. Calcule la potencia en el eje de la bomba si el rendimiento mecánico es del 80%.

Datos:[pic 1]

Todas las cañerías de acero comercial

D1= 0,08 m

D3 =0.06 m

L 1 = 5 m (dos codos 90°, una válvula esclusa)

L3 = 2 m (una válvula esclusa, una válvula antiretorno)

ε acero = 0,0457 mm

h1 = 5 m

h3 = 5 m

Propiedades de todas las corrientes = propiedades del agua a 20°C

1. Una bomba de agua de alimentación de una boquilla para lavado y desinfección, transporta 360 kg/min de agua desde el tanque de agua de alimentación (20 °C) hasta la boquilla, pasando previamente por un precalentador que aumenta la temperatura del agua a 50 °C. La cañería tiene un diámetro interno de 90 mm y la boquilla de salida, un diámetro de 30 mm. La tubería tiene 20 m de longitud,  dos codos de 90°, dos válvulas esclusa y una válvula de retención y una conexión al tanque suave que permite despreciar la pérdida de fricción en ese accesorio. La caída de presión en el intercambiador es de 0.1 atm

a) Establezca un modelo que le permita hallar los intercambios de energía mecánica y energía total del sistema[pic 2]

b) Calcule la potencia calorífica que es necesario entregar en el intercambiador de calor y la pérdida de energía mecánica que sufre el fluido al atravesar este equipo.

c) Calcule la potencia en el eje de la bomba si esta fuera ideal con rendimiento igual a 1

b) Recalcule la potencia en el eje de la bomba si el rendimiento es de 0,7 y calcule las pérdidas de energía mecánica que se producen en la bomba debido a ese rendimiento

Datos:  Cagua = 4186 J/kg.°C; ρ agua = 1000 kg/m3 ; μ = 10-3 kg/m.s

Kcodo= 0,7; Kesclusa= 0.17; Kv.retención = 2

1. En el circuito de la figura el agua sale del tanque TK1 con una velocidad de 3m/s. La tubería de salida tiene una longitud de 43 m, un diámetro de 2cm, es de acero comercial, posee dos codos de 90°, una válvula esclusa y una boquilla suave de conexión con el tanque. El fluido es descargado a la atmósfera.[pic 3]

a) Hallar una ecuación que le permita calcular la diferencia de alturas H1-H2 en función de los datos del problema

b) Si se deseara duplicar el caudal de descarga, calcular la potencia de la bomba que sería necesario intercalar en la cañería considerando que tiene un rendimiento mecánico del 60%.

c) Plantee el modelo simplificado que le permita responder los puntos siguientes

Datos:

Densidad: 1000 kg/m3; Viscosidad = 10-3 kg/m.s; KCODO 90°= 0.9; Kacople tanque=0.05; Kesclusa= 0.17  

Rugosidad acero comercial = 0.00004572 m

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