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Práctica No. 6 Número de Reynolds
Objetivo: Los estudiantes deberán comprobar la expresión para el No. De Reynolds
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movimiento relativo de capas fluidas adyacentes. Sin embargo en el flujo turbulento
las partículas fluidas tienen un movim...
8.- Se mide del tiempo que tarda en llenarse 1lt y en llenar 800 ml.
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Para calcular 𝑣 a temperatura de ...
Referencias
No de Reynolds. Merle C. Potter, David C. Wiggert, Mecánica de fluidos, Tercera
edición, Internacional Thomson...
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Práctica no-6

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Práctica no-6

  1. 1. Práctica No. 6 Número de Reynolds Objetivo: Los estudiantes deberán comprobar la expresión para el No. De Reynolds que se encuentra de la siguiente manera: 𝑹𝒆 = 𝒗𝑫 𝝊 Determinarán la forma en que afectan los cambios de las variables de la fórmula a los cálculos (variando una y manteniendo las demás constantes). Marco teórico: El efecto de la viscosidad en un flujo interno, incompresible. Tales flujos son de particular importancia para los ingenieros. El flujo en un tubo circular es siempre el flujo de fluido interno más común. Se encuentra en las venas y arterias del cuerpo, en la red de suministro de agua de una ciudad, en el sistema de irrigación de una granja, en los sistemas de tuberías que transportan fluidos en una fábrica en las líneas hidráulicas de un avión, y en el chorro de tinta de una impresora de computadora. Se observó que el número de Reynolds es la relación entre la fuerza inicial y la fuerza viscosa. Por consiguiente, cuando esta relación llega a ser grande, es de esperarse que las fuerzas inerciales dominen a las viscosas. Por regla general esto se cumple cuando ocurren cambios geométricos, cortos y repentinos; en el caso de tramos largos de tubos o canales abiertos, no es ésta la situación. Cuando las áreas superficiales, como el área de la pared de un tubo, son realmente grandes, los efectos viscosos adquieren mucha importancia y deben ser incluidos en el estudio. El flujo interno entre placas paralelas, en un tubo, entre cilindros rotatorios y en un canal abierto es considerado en detalle. Con un numero de Reynolds suficientemente bajo (Re<2000 en un tubo y Re<1500 en un canal ancho) resulta un flujo laminar, y con un numero de Reynolds suficientemente alto ocurre un flujo turbulento. Primero consideramos un flujo laminar, y luego uno turbulento. El flujo laminar se define como el flujo en el cual el fluido se mueve en capas, o láminas, que se deslizan suavemente una sobre otra adyacente, únicamente con intercambio molecular de momentum. Cualquier tendencia a la inestabilidad y turbulencia son atenuadas por las fuerzas cortantes viscosas que resisten el
  2. 2. movimiento relativo de capas fluidas adyacentes. Sin embargo en el flujo turbulento las partículas fluidas tienen un movimiento muy errático, con un intercambio de momentum transversal violento. La naturaleza del flujo, es decir, si es laminar o turbulento, y su posición relativa en la escala que muestra la importancia relativa de las tendencias turbulentas a laminares están indicadas por el número de Reynolds. Material y Equipo: Reactivo:  Termómetro Agua a temperatura ambiente T=18ºC  2 Parrillas Temperatura del laboratorio T=25.5ºC  2 Vasos de precipitado 2 lt Agua a una temperatura T=63ºC  Caja de material:  Dimmer  Manguera  Bomba semi-sumergible  4 soportes universales  4 nueces (pinzas)  Recipiente de plástico  Vernier  Cronómetro  1 Probeta de 1lt  1 balde Procedimiento: 1.- Preparar el material y equipo a utilizar. 2.- Utilizando el vernier, medir el diámetro interno de la manguera que se utilizará para obtener el agua de la bomba. 3.- Conectar la manguera colocada de la llave del agua al recipiente de plástico. 4.- Colocar la bomba en el recipiente de plástico previamente lleno a un nivel adecuado de modo que la bomba quede parcialmente sumergida con el agua a 18ºC 5.- Conectar la manguera que estará unida de la bomba a la probeta 6.- Montar los soportes universales y colocar la segunda manguera (la que se encuentra conectada a la bomba), de forma que quede horizontal y al nivel de la bomba. 7.- Conectar el dimmer a la bomba y hacer las mediciones correspondientes.
  3. 3. 8.- Se mide del tiempo que tarda en llenarse 1lt y en llenar 800 ml. 9.- Una vez realizadas las mediciones para el agua a temperatura ambiente, aumentamos la temperatura del agua calentándola a 40ºC. 10.- Realizar las mediciones correspondientes. Datos iniciales: Temperatura del laboratorio T=25.5ºC Agua a T=18ºC Agua a T=63ºC Manguera: 𝐷𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟=1.2 cm 𝐷 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟=1.9 cm Cálculos y Resultados: 𝑅𝑒 = 𝑣𝐷 𝜐 D=0.012m R= 6𝑥10−3 𝑚 A=11308𝑥10−4 𝑚2 Para calcular 𝑣 a temperatura ambiente: T=18ºC 𝜐 = 1.05539𝑥10−6 𝑚 𝑠 2  Para la velocidad uno (𝑣1): V=1 lt =1𝑥10−3 𝑚3 t= 15.436 s Q=6.4783𝑥10−5 𝑚 𝑠 3 𝑣1=0.5728 𝑚 𝑠 Re= (0.5728 𝑚 𝑠 )(0.012m) 1.05539 𝑥10−6 𝑚2 𝑠 Re=6542.853  Para la velocidad dos (𝑣2): V=8𝑥10−4 𝑚3 t= 6.58 s
  4. 4. Q=1.2158𝑥10−4 𝑚 𝑠 3 𝑣2=1.075 𝑚 𝑠 Re= (1.075 𝑚 𝑠 )(0.012m ) 1.05539𝑥10−6 𝑚2 𝑠 Re=12222.96 Para calcular 𝑣 a temperatura de 40ºC: T=40ºC 𝜐 = 0.664𝑥10−6 𝑚 𝑠 2  Para la velocidad uno (𝑣1): V=5𝑥10−4 𝑚3 t= 12.565s Q=3.9793𝑥10−5 𝑚 𝑠 3 𝑣1=0.35187 𝑚 𝑠 Re= (0.35187 𝑚 𝑠 )(0.012m) 0.661𝑥10−6 𝑚2 𝑠 Re=6387.95764 Conclusiones: Se observó que el número de Reynolds varía más cuando se modifica la velocidad, ya que se vio un cambio notorio. Por el contrario, se observó que al variar la temperatura no hubo un cambio realmente significativo, tomando en cuenta que hubo una variación de más de 20ºC en la temperatura. Además se llegó a la conclusión de que es más sencillo modificar únicamente la velocidad, porque solo se requiere de un dispositivo para modificar la potencia en la bomba. Observaciones: -La altura de la bomba no está alineada con la salida de la manguera pero es tan pequeña que se desprecia. -La manguera debe mantenerse lo más recta posible.
  5. 5. Referencias No de Reynolds. Merle C. Potter, David C. Wiggert, Mecánica de fluidos, Tercera edición, Internacional Thomson Editores,S.A de C.V, 2002. Flujo laminar. Victor L. Streeter, E. Benjamin Wylie, Keith W. Bedford, Mecánica de fluidos Novena edición,McGraw-Hill interamericana, S.A.,2000, Colombia.

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