trabajo ejercicios grupo 2.pdf
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD CIENCIAS DE INGENIERÍA
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MECÁNICA DE FLUIDOS II Página 1
RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS
(Libro robert-mott-6ta-edicion) Capítulo 8
8.2) Calcule la velocidad mínima del flujo en pies/s y m/s cuando circula agua a 160 °F en una tubería de 2 pulg de diámetro y el flujo es turbulento
De la ecuación de Reynolds:
⁄
⁄
⁄
⁄ ⁄
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8.11) un colector de agua es una tubería de hierro dúctil de 18 pulg. Calcule el número de Reynolds si conduce 16.5 pies3/s a 50 °F
De la ecuación de Reynolds:
(
) ⁄
⁄
⁄
⁄
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8.20) En el problema 8.19 después de que la prensa funcionó durante cierto tiempo, el aceite lubricante descrito se calienta a 212 °F. Calcule el número de Reynolds para el flujo de aceite a dicha temperatura. Estudie la posible dificultad de operación conforme el aceite se calienta.
⁄
De la ecuación de Reynolds:
⁄
⁄
(
) ⁄
⁄
⁄
⁄
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(Libro robert-mott-6ta-edicion) Capítulo 10
10.2) determine la perdida de energía debido a la expansión súbita de una tubería
estándar de 1 pulg. Cedula 80 a otra de
pulg cedula 80 cuando el flujo volumétrico
es de /s. Solución:
Datos: 4m
/s Perdida menor de energía para una expansión súbita
Por continuidad:
Q= VA
𝑉 𝑚 𝑠
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𝑥
Con la tabla podemos sacar el coeficiente de resistencia expansión súbita
Interpolando con (doble entrada)
Primera interpolación con
Segunda interpolación con
Por lo tanto:
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ℎ𝑓 𝑚
ℎ
ℎ
10.11) sume la perdida de energía debido ala fricción que obtuvo en el problema
anterior a la del problema 10.8 y grafique el total vs el Angulo en del cono de la misma
grafique que utilizo para el problema 10.9
De la figura se obtiene:
𝐷 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑚
𝐷 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑚
D= 𝐷 + 𝐷
D= 0.1524 +0.0508
D= 0.1016m
𝑣 𝑚 𝑠
Para una Tº 60 Fº de agua es:𝑣 𝑣𝑖𝑠 𝑐𝑖𝑛
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ℎ
Por continuidad:
Q= VA Q = 85gal/min = 0.00536 /s
ℎ
Para remplazar L
ℎ
ℎ
𝑓
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10.20) determine la perdida de energía para la contracción súbita de una tubería de
acero de 5 pulg. A otra de 2 pulg. Par un flujo volumétrico 500 l/min el Angulo del cono
para la contracción es.
Contracción súbita
Q= VA Q = 500 l/min = 0.008333 /s
𝐷 𝑝𝑢𝑙𝑔 𝑚 𝐷 5 pulg.=0.127m
ℎ𝑓 𝑘 𝑣
𝑔
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Con la siguiente tabla podemos halla (k) el coeficiente de resistencia
Interpolando entre esos rangos K= 0.3069
ℎ
ℎ
10.56 Del problema 10.55 calcular K para: Q=7.5gal/min, Δp=104psi, v=12.5ft/s. y para Q=10gal/min, Δp=175psi, v=16.67ft/s Del problema anterior se sabe que:
(
)
Entonces:
(
)
𝑉 𝑚 𝑠
𝑚 𝑠
ℎ𝑓 𝑚
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(
(
)
)
10.29. Determine la pérdida de energía que ocurriría si fluyera agua desde un deposito
a un tubo, con una velocidad de 3m/s, si la configuración de la entrada fuera (a)
un tubo que se proyectara hacia dentro (con K=1.0), (b) una entrada de orillas
cuadradas con aristas afiladas, (c) una entrada biselada o (d) una abertura bien
redondeada.
Solución: Perdida de entrada:
ℎ
⁄
⁄
a) ℎ b) ℎ c) ℎ d) ℎ
10.38. En la figura 10.32 se presenta una propuesta alternativa para el intercambiador
de calor descrito en el problema 10.37. Todo el conducto de flujo está constituido
por un tubo de acero de 3/4 in, cuyo espesor de pared es de 0.065 in. Observe que
el diámetro interior para este tubo es de 0.620 in, ligeramente más pequeño que
el de la tubería de 1/2 in cédula 40 (D = 0.622 in). La vuelta de retomo está
constituida por vueltas a 90° con longitud corta de tubo recto entre ellas. Calcule
la diferencia de presión entre la entrada y la salida de este diseño y compárela
con el sistema del problema 10.37.
Solución: ¾ in tubo de acero, 0.065 en el grosor de la pared D=0.620 in =0.05167ft; A=2.097 X
⁄
𝐾
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Use porque es el mismo que para el ½ en el tubo de acero en el problema 10.37 Codo de 90°: ⁄ pulg. 2.00/2 = 2.50 pulg.
⁄ ⁄
Use ⁄ fig. 10.23
ℎ
ℎ
[
]
Ver el problema 10.37:
[ℎ + ℎ
] [ + ]
10.47) calcule la perdida de energía en una vuelta a 90° de un tubo que se utiliza para
un sistema de potencia de fluido. El tubo tiene un diámetro exterior de ½ pulg y un
espesor de pared 0.065 pulg. El radio medio de la vuelta es de 2.00 pulg. El flujo
volumétrico del aceite hidráulico es de 3.5 gal/min
HL =?
con el ábaco de moody
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⁄
⁄
⁄
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(Libro robert-mott-6ta-edicion) Capítulo 11
11.2 Para el sistema de la figura va a forzarse la circulación de kerosene (sg = 0.82) a
20 °C, del tanque A al depósito B, por medio de incremento de presión sobre el
kerosene que se encuentra en el tanque A sellado. La longitud total de la tubería de
acero de 2 pulg cedula 40 es de 38 metros. El codo es estándar. Calcula la presión que
se requiere en el tanque A para ocasionar un flujo volumétrico de 435 L/min.
+ +
ℎ
+ +
+ ℎ + ℎ
ℎ ℎ + ℎ + ℎ + ℎ +
ℎ ℎ +
𝑝𝑖𝑒𝑠
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ℎ
ℎ
+ ℎ ( + ( + ))
(Libro robert-mott-6ta-edicion) Capítulo 12
12.2) con el uso del sistema que se muestra en la figura y los datos del problema
modelo 12.1 determine (a) el flujo volumétrico del agua en cada rama (b) la caída de
presión entre los puntos1 y 2, si la primera válvula de compuerta está cerrada a la
mitad y las otras están abiertas por completo
+
ℎ
+
+
+
(
)
𝑃𝐴 𝑘𝑃𝑎
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ℎ
+
+
+
+
ℎ +
ℎ ℎ
+ +
+
+
ℎ
ℎ ℎ
12.11) la figura representa la red de distribución de agua de un parque industrial pequeño. El suministro de 15.5 pies3/s de agua a 60°F al sistema en el punto A en los puntos C, E,F,G,H e I
𝑃 𝑃 𝛾ℎ𝐿 ( 𝑙𝑏
𝑓𝑡 ) 𝑓𝑡 (
𝑓𝑡
𝑖𝑛 ) 𝑝𝑠𝑖
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(Libro Juan G. Saldarriaga V) Capítulo 5
Bombas en sistemas de tuberías
5.2) La bomba transmite una atura total de 47m al flujo de aguan en serie de tres tuberías tal como se muestra en la figura, las tres tuberías están elaboradas de PVC ( )
¿Cuál es el caudal que llega al tanque ubicado aguas abajo? ¿Cómo varía este si se suspende el segundo caudal lateral?
+ =
+ =
+ =
+ =
hf 𝑓 𝐿 𝑣
𝐷 𝑔 +Km
𝑣
𝑔
𝑄 + 𝑄 + 𝑄
𝑣 𝑣 (0.6944) + 0.0424
𝑣 𝑣 (2.777) + 0.8488
ℎ𝑓 =
𝑓 𝐿 𝑣
𝐷 𝑔+ 𝐾𝑚
𝑣
𝑔
𝑓 𝐿 𝑣
𝐷 𝑔 +𝐾𝑚
𝑣
𝑔
𝑓 𝐿 𝑣
𝐷 𝑔+ 𝐾𝑚
𝑣
𝑔
47 =(
𝑔+
𝑣
𝑔+
𝑔+
𝑣
𝑔 +
𝑔+
𝑣
𝑔
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Suponiendo f= 0.001 para todas las tuberías.
47 =(
𝑔+
𝑣 ( 0.6944) + 0.0424
𝑔 +
𝑔+
𝑣
𝑔 +
𝑔+
𝑣 ( 2.777) + 0.8488
𝑔
𝑣 ( 0.6944) + 0.0424 Binomio al cuadrado
𝑣 + 𝑣 (0.0058)+0.00179
𝑣 ( 2.777) + 0.8488 Binomio al cuadrado
𝑣 + 𝑣 (4.714)+07205
922.14= 6.7 𝑣
+ 𝑣 (0.0058) + 0.00179) + 𝑣
+ 𝑣
+ 𝑣 (4.714) + 07205)
𝑣 (0.6944) + 0.0424
47( 𝑔) = (
+ 𝑣 (0.6944) + 0.0424 +
+ 𝑣
+
+
𝑣 ( 2.777) + 0.8488
922.14= (
+ 𝑣
+ 𝑣 (0.0058) + 0.00179 +
+ 𝑣
+
+ 𝑣
+ 𝑣 (4.714)+07205
𝑣 𝑚 s
𝑣 𝑣 (2.777) + 0.8488
𝑣 (2.777) + 0.8488
𝑣 𝑚 s
𝑅 = 𝑣 𝐷
𝛾 =
𝑋 = 867623.76 𝑓 0.012
𝛾 𝑣𝑖𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑇 𝑐
𝛾 𝑋 𝑚 s
𝑅 = 𝑣 𝐷
𝛾 =
𝑋 = 1835940.59 𝑓 0.0109
𝑅 = 𝑣 𝐷
𝛾 =
𝑋 = 1026237.62
𝑓 0.0117
922.14= (
+ 𝑣
+ 𝑣 (0.0058) + 0.00179 +
+ 𝑣
+
+
𝑣 + 𝑣 (4.714)+07205
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s
Segunda iteración:
0.0125
922.14= 11.1 𝑣 + 𝑣 (0.0058) + 0.00179) + 𝑣
+ 𝑣
+ 𝑣 (4.714) + 07205)
𝑣 𝑣 (0.6944) + 0.0424
𝑣 2 0.6944) + 0.0424
𝑣 1.988𝑚 𝑠
𝑣 𝑣 (2.777) + 0.8488
𝑣 2 (2.777) + 0.8488
𝑣 8.633𝑚 s
𝑅 = 𝑣 𝐷
𝛾 =
𝑋 = 590495.04 𝑓 0.0129
𝑅 = 𝑣 𝐷
𝛾 =
𝑋 = 693811.88
𝑅 = 𝑣 𝐷
𝛾 =
𝑋 = 1282128.71 𝑓 0.0114
922.14= (
+ 𝑣
+ 𝑣 (0.0058) + 0.00179 +
+ 𝑣
+
+
𝑣 + 𝑣 (4.714)+07205
922.14= 11.46 𝑣 + 𝑣 (0.0058) + 0.00179) + 𝑣
+ 𝑣
+ 𝑣 (4.714) + 07205)
𝑣 = 2.762m/s
𝑣 𝑣 (0.6944) + 0.0424
𝑣 1.96m/s
𝑣 2.762(2.777) + 0.8488
𝑣 m/s
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¿Cómo varía este si se suspende el segundo caudal lateral?
𝑄 𝑣 𝐴
𝑄 𝜋
𝑄 𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠 +0.012𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠 - 0.012𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠 – 0.012𝑚 𝑠 -0.015𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠 - 0.012𝑚 𝑠
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑠
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(Libro Ronald V. Giles) Capítulo 9
9.48) La altura de presión de en a sección de descarga de la bomba AB= 36.6m debido a la acción de dicha bomba, de una potencia de 155cv. La pérdida de carga en la válvula es z=3.05m determinar todos los caudales y la elevación del depósito T. dibujar la línea de la altura piezometrica.
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4.11) Para el acueducto de un municipio mediano es necesitaría bombear 365l /s de agua desde la bocatoma hasta el tanque desarenador de la planta de tratamiento. Se le desea colocar 3 bombas en paralelo, de tal forma q permanentemente operen 2 y una quede en reserva. Las curvas se muestran el la figura .la longitud total es 484m y la diferencia de nivel entre las dos estructuras es de 27.6m. si se supone un coeficiente global de perdidas menores 18.3 ¿Cuál es D de tubería en hierro galvanizado que debe colocarse?¿cuál es la potencia requerida en la bomba?¿cuál es la eficiencia de esta?
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