PROBLEMAS IQ II

PROBLEMAS

IQ II

1 (2.4.2 Geankoplis) Esfuerzo cortante y velocidad cortante en fluidos.

En la figura se está empujando la placa inferior a una velocidad relativa 0.40 m/s mayor que la placa superior. El fluido que se usa es agua a 24 °C.

1. ¿Qué tan separadas deben colocarse las placas para que el esfuerzo cortante sea 0.3 N/m2? Calcule también la velocidad cortante.
2. Si en vez de agua se usa aceite con una velocidad de 2 x 10 -2 Pa* s con la misma separación entre las placas y la misma velocidad que en el inciso a), ¿Cuáles son el esfuerzo cortante y la velocidad cortante?

2(2.5.2) Diámetro de la tubería y número de Reynolds. Se esta bombeando aceite dentro de una tubería de 10mm de diámetro con un número de Reynolds de 2100 la densidad del aceite dentro de la tubería es de 855 kg/m3  y su viscosidad es de 2.1 x 10-2 Pa *s

1. ¿Cuál es la velocidad en la tubería?
2. Se desea conservar el mismo número de Reynolds de 2100 y la misma velocidad que en el inciso a) usando el segundo fluido con una densidad de 925 kg/m3 y una viscosidad de 1.5 x 10 -2 Pa *s. ¿Cuál debe ser del diámetro de la tubería que se use?

3 (2.6.1) Para una capa de líquido que fluye con un flujo laminar en la dirección z hacia debajo de una placa o superficie vertical, el perfil de velocidad es

1. Donde δ es el grosor de la capa, x es la distancia desde la superficie del líquido hacia la placa, y vz es la velocidad a una distancia x desde la superficie libre.
2. Deduzca la expresión para la velocidad promedio vzprom y relaciónela con vz máx.

4. (2.9.2) Un fluido de densidad constante  esta fluyendo en flujo laminar en estado estacionario en la dirección x horizontal entre dos placas planas y paralelas. La distancia entre las dos placas en la dirección  y vertical  es 2yo. Usando el balance de cantidad de movimiento, deduzca la ecuación para el perfil de velocidad dentro de ese fluido y la velocidad máxima para una distancia L  m en la dirección x. (sugerencia  una de las condicione límite que se usan es dvx/dy =0 en y=0)

 5. (1B1 Bird)  Cálculos  de viscosidades de mezclas gaseosas a baja densidad. Se conocen los siguientes datos de la viscosidad de las mezclas de hidrógeno y freón-12 (diclorofluorometano) a 25 C y 1 atm:

x1                                μ x 106

(fracción molar  de H2)         ( g / cm seg)

1. 124

1. 128.1

1. 131.9

1. 135.1

1. 88.4

Calcular y comparar los resultados obtenidos mediante las ecuaciones 1.4-19 y 20 para las tres composiciones intermedias, utilizando los datos de la viscosidad de los componentes puros.

6. (2 A1 )Determinación del radio de un capilar mediante medidas de flujo.

Uno de los métodos para determinar el radio de un tubo capilar consiste en medir la velocidad de flujo viscoso a través del tubo. Hallar el radio de un capilar a partir de los siguientes datos:

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