Fenómenos de Transporte I (a.k.a: La del libro de Bird) 1er Semestre de 2015
Presentación del curso Profesor (Aux.): Víctor Gabriel Baldovino Medrano
[email protected] Twitter: @vigabalme Grupo de Investigación: CICAT-UIS & GIP Twitter: @CICATUIS Blog: http://burro-orejas.blogspot.be/ Grupo: P3 Horario: Miércoles & Viernes 08h00 – 10h00 Consultas: Miércoles & Viernes 11h00 – 12h00
Fenómenos de Transporte I (a.k.a: La del libro de Bird) 1er Semestre de 2015
Contenidos (0) PRUEBA DE ENTRADA Taller sobre conceptos básicos de Ing. Química (Tarea) CONCEPTOS BÁSICOS 1.1. Fenómenos de transporte y Operaciones Unitarias (y la vida diaria) 1.2. Mecanismo molecular de transporte de cantidad de movimiento, energía y masa. Propiedades de transporte. Analogías y diferencias. 1.2.1. Ecuaciones de Fourier, Newton y Fick. Compación con ley de Ohm, ley de Hooke y Poiseuille. 1.3. Mecanismo convectivo de transporte de cantidad de movimiento, energía y masa. Propiedades de transporte. Analogías y diferencias. Estimación de propiedades de transporte. Capítulos 1, 9 y 17 de Bird et al. Fenómenos de Transporte. Primer examen: 22% (Fecha probable: Tercera semana de Abril)
https://www.youtube.com/user/DrMorrisonMTU
Viscosidad Para fluidos newtonianos η = = constante
Fluidos pseudoplásticos
Fluidos no newtonianos
yx m
v x y
n 1
v x y
Fluido dilatante
Fluido de Bingham
yx
v x 0 y
http://www.cleanwateraction.org/programinitiative/protecting-drinking-water-0 http://butterbeliever.com/coconut-oil-mayonnaise-recipe/ http://www.independent.ie/business/irish/irish-firms-black-toothpaste-cleans-up-in-exports-30674463.html http://www.thegloss.com/2013/04/16/beauty/offensive-nail-polish-color-names-quiz/ http://en.wikipedia.org/wiki/Ketchup http://en.wikipedia.org/wiki/Flubber_(material)
0
Viscosidad: dependencia con la temperatura y la presión c [=] P ; pc [=] atm ; Tc [=] K Para calcular c ; Ecuación de estado – teoría cinética de los gases
c 7.70 M
1
2
2
pc Tc 3
1
6
Para una mezcla es posible calcular c usando las siguientes relaciones N
N
TC x Tc
p 'C x pc
'
'
1
1
N
c x c '
r = /c ; pr = p/pc ; Tr = T/Tc
1
Transporte conductivo de cantidad de movimiento: Tensor de esfuerzo vs. Esfuerzo cortante
Un esfuerzo cortante causa una transferencia de momento al fluido Flux de momento molecular
Transporte conductivo de cantidad de movimiento Modelo de representación de la transferencia de cantidad de movimiento para un volumen de control cartesiano
δx , δy y δz corresponden al vector unitario (¡la presión es un escalar!)
x z
y
(x,y,z)
z
z
p x
p y
y
y
x
x
y
z
p z x
Tensor de esfuerzo molecular (considerando todas las componentes)
ij p ij ij
Esfuerzos: geometrías no cartesianas
Esfuerzos: geometrías no cartesianas
https://www.youtube.com/watch?v=u3NzoMP yjBQ
Transporte conductivo de cantidad de movimiento Tensor de esfuerzo molecular (considerando todas las componentes)
ij p ij ij
Esfuerzos moleculares: ij
ij p ij T
Este tensor puede considerarse una combinación lineal expresada de la manera siguiente
ij k l ijkl
vk xl
Si i & j son intercambiables fluido en estado de rotación pura
v j vi ij A xi x j
v x v y v z B ij y z x
2 A ; B 3
Viscosidad dilatacional
Esfuerzos moleculares: ij
ij ij T p ij Esfuerzos moleculares tangenciales
xx
v x A 2 B v x
yy
v y A 2 y
B v
zz
v A 2 z z
B v
2 A ; B 3
0
Gas monoatómico de baja densidad
Esfuerzos moleculares cortantes
v x v y xy yx A x y v y v z yz zy A y z v x v z x z
xz zx A
v x v y v z v x y z
v 0
Fluido incompresible ( = constante)
Bird et al., Fenómenos de transporte 2da Ed., Apéndice B, página 843.
Esfuerzos moleculares para fluido incompresible x
y
(x,y,z)
z
z
z y x
y
T
xx xy xz yx yy yz zx zy zz
z
y x
x y z x x x y z x y y y z y x z z z
x
x x x x y z T y x y y y z z z z x y z
Transporte convectivo de cantidad de movimiento Cantidad de movimiento debida al movimiento propio del fluido (x,y,z) z v y v
z y
v x v x
Es posible deducir:
z
v z v
y
y
x
x
vv i i v i v i i v i j j v j i j i j v i v j
Transporte convectivo de cantidad de movimiento Cantidad de movimiento debida al movimiento propio del fluido (x,y,z) y
x
z y
z v y v
p x
v x v
z
p y
y
z p z
y
x
x
v z v x
El aporte del transporte convectivo a la cantidad de movimiento total es
ij ij vv p ij ij vv No está relacionado con la velocidad Está relacionado con la velocidad vía la Ley de Newton de la viscosidad. Flux combinado de cantidad de movimiento con aportes moleculares y convectivos
Transporte convectivo de cantidad de movimiento Cantidad de movimiento debida al movimiento propio del fluido (x,y,z) y
x
z y
z v y v
p x
v x v
z
p y
y
z p z
y
x
x
v z v x
El aporte del transporte convectivo a la cantidad de movimiento total es
ij ij vv p ij ij vv No está relacionado con la velocidad Está relacionado con la velocidad vía la Ley de Newton de la viscosidad. Flux combinado de cantidad de movimiento con aportes moleculares y convectivos
