7/23/2019 Taller_1er Examen (1) Fenomenos

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FENMENOS DE TRANSPORTETaller 1er examen Grupos I1 y H2

1. Dos lquidos inmiscibles incompresibles fluyen en la direccin en una delgada rendija horizontal (vfigura). Los caudales de los fluidos se ajustan de modo que una mitad de la rendija est llena de fluido I (

fase ms densa) y la otra mitad est ocupada por el fluido II (la fase menos densa). Los fluidos circulan

suficientemente lentos de modo que no ocurren inestabilidades; es decir, la interfase permanec

exactamente plana.

Encuentre las distribuciones de densidad de flujo de cantidad de movimiento y de velocidad.

2. Un viscosmetro de cilindro descendente consta de un largo recipiente cilndrico vertical de radio , cerraden ambos extremos, con un pedazo de metal cilndrico slido de radio

3. Considere la pelcula de fluido newtoniano que desciende adherida a la placa inclinada (30) que se muesten la figura.

El pedazo de metal est equipado con aletas, de modo que

su eje coincide con el del tubo. La velocidad de descenso del

pedazo metlico en el recipiente cilndrico puede observarse

cuando ste se encuentra lleno de fluido.

Grafique el perfil de velocidad (/) conforme cambia lacoordenada radial adimensional (

/) para distintos valores

de .

A. Determine el espesor de la pelcula para uncaudal de 5x10-4 m3/s. La placa inclinada

tiene un ancho de 20 cm y las propiedades

fisicoqumicas del fluido son muy prximas a

las del agua a 25 C.

B. Cunto es la velocidad media del fluido?

C. Encuentre una expresin que permitacalcular el espesor de la pelcula para un

fluido no newtoniano que se rige por la ley de

potencia.

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4. Un ducto se extiende en la direccin una longitud y su seccin transversal es cuadrada, limitada por larectas = + y = + . Se propone que la distribucin de velocidad para un fluido newtonianincompresible est dada por:

= 4 [1 ] [1

]El resultado satisface las condiciones de frontera y la ecuacin diferencial relevante?

5. En la figura se muestran las curvas de flujo para la salsa de tomate marca Heinz y de un aderezo densaladas marca Miracle Whip.

Proponga una ecuacin reolgica que describa el comportamiento de ambos fluidos y encuentre lo

parmetros del modelo formulado.

6. En la siguiente tabla se muestran los datos reolgicos de la leche a 35C.

Velocidad de

deformacin (1/s)

Esfuerzo viscoso

(Pa)

Velocidad de

deformacin (1/s)

Esfuerzo viscoso

(Pa)0,099 28,6 6,4 123,8

0,140 35,7 7,9 133,3

0,199 42,8 11,5 164,2

0,390 52,4 13,1 178,5

0,790 61,9 15,9 201,1

1,6 71,4 17,9 221,3

2,4 80,9 19 235,63,9 100

Los datos anteriores pueden ser ajustados utilizando el modelo de plstico de Bingham para fluidos n

newtonianos. Con base en la informacin suministrada, determine los parmetros de la ecuacin reolgic

del fluido.

Si la leche fluye a travs de una tubera de 20 m de largo y 15 cm de dimetro, bajo una cada de presi

de 20000 Pa, determine el caudal que experimenta el sistema. =32 1 167 ()

43 () 121 ()

Donde, es el esfuerzo cortante en la pared.

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7. Un lquido newtoniano incompresible circula muy lentamente hacia el interior de una ranura muy delgadde espesor 2(en la direccin ) y ancho (en la direccin ).

En la regin fuera de la ranura, cerca de la entrada, las componentes de la velocidad son:

= 2

; 0; = 0Determine la componentede la velocidad. Escriba las ecuaciones de balance de cantidad de movimienque permiten obtener los perfiles de velocidad anteriormente mostrados. Determine las componentes d

densidad de flujo de cantidad de movimiento presentes cerca a la rendija (por conveccin y conduccin

Dibuje los perfiles de velocidad para distintos valores de

.

8. Considere el manmetro que se muestra en la figura.

Inicialmente, la presin sobre cada rama del manmetro es la misma (la longitud de la columna de fluido e

L); sin embargo, en un instante de tiempo se impone una diferencia de presin a travs de las ramas,

cual ocasiona que el fluido se desplace a lo largo de la tubera (dimetro D). Asumiendo que el flu

resultante es laminar y que el fluido es newtoniano e incompresible (viscosidad y densidad ), demuestmatemticamente que la fuerza ejercida sobre la pared del manmetro est dada por la expresin:

= 8Donde,

es la velocidad media del fluido.

9. Un gas de baja densidad es transportado a travs de una tubera horizontal de radio R y longitud L. Supongque rgimen de flujo es laminar y que el sistema opera en estado estacionario. Proponga el mode

matemtico (ecuacin diferencial y condiciones de frontera) que permita obtener la distribucin d

velocidad.