DETERMINACIÓN DE FUERZAS DE ARRASTRE

DETERMINACIÓN DE FUERZAS DE ARRASTRE

I.OBJETIVO

• Determinar el coeficiente de arrastre de partículas esféricas precipitando libremente en un fluido líquido.

II.INTRODUCCIÓN

La correlación de coeficiente de arrastre en flujo uniforme alrededor de una esfera es un cálculo frecuente en flujo de fluidos. Los ingenieros usan los coeficientes de arrastre de este gráfico para calcular las caídas de presión y caudales para flujos alrededor de las esferas. Se presenta una correlación que captura el coeficiente de arrastre versus número Reynolds para valores del número de Reynolds hasta 100000. En muchas ocasiones es conveniente disponer de una correlación de datos que abarca toda la gama de número Reynolds de flujo reptante, a través de los flujos con vórtices, y alcanzando los más altos valores de número Reynolds en flujos turbulentos. Para este fin, hemos desarrollado una nueva correlación de datos de flujo uniforme alrededor de una esfera, que es explícita en el coeficiente de arrastre y que es relativamente simple en su forma.

III. METODOLOGÍA

• Se tomará el peso en balanza de precisión y medida (usando vernier) del diámetro de partículas esféricas.
• Se determinará el volumen y la densidad de la partícula
• Posteriormente se acondicionará una probeta de 100 ml de altura, con aceite a 20 ºC (investigue la viscosidad y densidad del aceite a esta temperatura).
• Las esferas medidas se dejarán caer desde la superficie del líquido, controlando el tiempo de caída hasta una medida de profundidad establecida, con estos datos (distancia /tiempo) se calculará la velocidad de desplazamiento (v), el ensayo se realizará por triplicado.
• Posteriormente se calcularán el valor de Reynolds (Re), así como el coeficiente de arrastre (CD), para finalmente determinar las fuerzas de arrastre (Fr).

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

El coeficiente de arrastre también se puede expresar en fusión a las diferencias de densidades.

[pic 4]

Donde: A es el área proyectada; m es la masa de la partícula; g es la aceleración de la gravedad;

   es la densidad de la partícula;  es la densidad del aceite a 20ºC; v  es la velocidad de caída,[pic 5][pic 6]

η es la viscosidad dinámica.

IV.RESULTADOS

 A) Primer Grupo

Tabla 1. Datos de la esfera medidos directamente (para cada tipo de esfera)[pic 7]

Tabla 2. Datos del fluido

Tabla 3. Resultados calculados (para cada tipo de esfera)

B) Segundo Grupo

Tabla 4. Datos de la esfera medidos directamente (para cada tipo de esfera)

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