¡Descarga Problemes 02 y más Ejercicios en PDF de Ingeniería Química solo en Docsity!
PC-01.- Un tubo horizontal de 2 cm de diámetro y 1,2 m de longitud se emplea para hacer circular glicerina. El caudal es 14,4 l/minuto. Propiedades de la glicerina: densidad 1,26, relativa al agua; viscosidad dinámica 1,22 decapoise. Calcular: a) la velocidad media en el tubo y el número de Reynolds. Si el flujo es laminar se desea conocer además: b) la caída de presión en el tubo, c) la pérdida de energía por rozamiento y d) el esfuerzo cortante en la pared. Respuesta: a) c=0,764 m/s ; Re=15, b) p 1 -p 2 =8,95·10^4 Pa c) wf=71,03 J/kg
d) τp=38 kp/m^2
PC-02.- Un oleoducto tiene 60 cm de diámetro interior y transporta 45000 m^3 /día de petróleo. Existen estaciones de bombeo cada 80 km y el rendimiento de las bombas es del 85%. a) Calcular la potencia necesaria en cada estación de bombeo, sabiendo que la tubería es de acero de rugosidad absoluta , = 0,0046 cm. Propiedades del petróleo: densidad D = 880 kg/m^3 , viscosidad dinámica μ = 0,0025 kg/(m s). Respuesta: a) Na=1770 kW
PC-03.- Una bomba centrífuga aspira agua de un depósito en el cual el nivel del líquido se encuentra a una altura de 2,2 m sobre el suelo. La tubería de aspiración de 1,80 m de longitud y 175 mm de diámetro interior es recta, y en ella hay instalada una válvula. La tubería de impulsión de diámetro interior 125 mm, tiene una longitud total de 340 m, con 3 codos y una válvula. Dicha tubería desemboca a una altura de 6,90 m, en un depósito elevado. Las bocas de aspiración e impulsión de la bomba se encuentran a alturas de 30 y 50 cm respectivamente. Para el rendimiento de la bomba puede tomarse 0,65. Si la bomba debe poner en circulación un caudal de agua de 1500 l/minuto, calcular: a) Las presiones a la entrada y salida de la bomba. b) La potencia de la bomba. Otros datos: La tubería es de acero comercial (rugosidad 0,0046 cm). Pérdidas menores: válvulas k = 4,1; codos k = 0,27; embocadura a la salida del depósito inferior, k = 0,5. Viscosidad del agua a la temperatura ambiente 1,1 ctp.
Respuesta: a) p 1 =1,169 bar ; p 2 =2,765 bar ; b) Na=6,27 kW
B â
ã
0 ä
PC-04.- En una refinería se destilan 297 m^3 /h de petróleo. El petróleo circula, desde un depósito, por una tubería y una bomba, a unos intercambiadores de calor, y de estos pasa a la columna de destilación. Altura del nivel en el depósito, 9 m por encima de la bomba. Altura de la entrada a los intercambiadores, 0,8 m por encima de la bomba. Para la tubería depósito-bomba: diámetro interior 35 cm; lleva una válvula, esta tubería es de poca longitud, y la pérdida de energía correspondiente puede despreciarse (salvo pérdidas menores). Tubería bomba-intercambiadores: diámetro interior, 30 cm; longitud 922 m (con una válvula y cuatro codos). Presión a la entrada de los intercambiadores 4,7 at (absoluta). Propiedades del petróleo: densidad 880 kg/m^3 , viscosidad 0,0025 decapoises. Otros datos: Rugosidad absoluta de las tuberías 0,0046 cm. Pérdidas menores: cada válvula, k = 3,9; cada codo K = 0,27; embocadura (salida del depósito), k = 0,5. Rendimiento de la bomba 65 %. Determinar: a) la potencia necesaria para accionar la bomba.
Respuesta: a) N´acc = 41,6 kW
PC-05.-El sistema que se muestra en la figura descarga agua en forma de chorro libre. El diámetro interior de la tubería es 20 cm, la longitud del conducto es la que se deduce de la figura, la rugosidad relativa 0,00025, el factor de forma de cada codo 0,90, el de la embocadura 0,5 y la viscosidad cinemática 10-6^ m^2 /s. a) Calcular el caudal en l/s.
Respuesta: a) caudal = 274,8 l/s
PC-06.- Un reactor nuclear consta de elementos combustible en forma de placas verticales de 76 cm altura y 6,40 cm de ancho. El espacio entre placas es de 3 mm. El refrigerante es agua, que circula a 0,9 m/s. El agua entra en los canales a 37·C y sale a 47·C (viscosidad dinámica 0,68 y 0,60 cm respectivamente). El número de canales es 435. La superficie del revestimiento de las placas es de muy pequeña rugosidad ε=1,5· 10-6^ m. Calcular, para la circulación de agua por el reactor, a) la energía disipada por rozamiento fluido, b) la caída de presión y c) la potencia disipada por rozamiento fluido
Respuesta: a) wr = 2,33 J/kg b) )p = 9790 Pa c) Nr = 175,1 W
B
â ã
30 m
20 m
60 m 60 m
1
2
Patm
76 cm
3 mm
6,4 cm
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Caudal (m3/h)
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
H (m)
30
40
50
60
70
80
90
100
R en
di
m
ie
nt
o (%
)
Rend.
H
Figura PC-12-
MF-01.- Determinar el caudal de agua que circula por una tubería en la cual se ha intercalado un medidor Venturi que nos indica una diferencia de presión de 207 mm de columna de mercurio. El diámetro de la tubería es de 25 mm y el de la garganta del medidor 12,5 mm. Viscosidad dinámica del agua 1,1 cp; densidad del mercurio 13590 kg/m^3. Para la determinación del coeficiente de velocidad consultar bibliografía (gráfica Cv-Re adjunta).
Respuesta: 3150 kg/h
MF-02.- Dos depósitos que contienen agua a 20ºC están unidos por una tubería lisa de 100 m de longitud y 5 cm de diámetro interior, con entrada y salida abruptas (coeficiente de forma 0,42 y 1 respectivamente). En el conducto se ha instalado un venturi con 3 cm de diámetro en la garganta y cuyo coeficiente k de pérdidas es 0,77. El coeficiente de descarga del medidor se estima en 0,965. Calcular: a) el caudal y b) la caída de presión en el venturi, suponiendo 20 m la diferencia de niveles del líquido en los recipientes. Otros datos: densidad del agua, 1000 kg/m^3 ; viscosidad dinámica 1,1 cp.
Respuesta: a) 2,38·10^4 l/h; h b) 4,09.10^4 Pa
T = 20ºC
â
ã
