Quiz Grupal

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Grupo:

Manuela Agudelo Restrepo

Paula Andrea Buritica Macías

Yuliana Paola Duque Bonilla

Manuela Orozco Ochoa

Enunciado: Se transfiere cloro gaseoso desde un tanque de almacenamiento a alta presión a 500 psia y 25 °C, a través de una tubería de acero comercial de 6" Sch 40 y 400 ft de longitud, con dos codos estándar roscados, hacia otro tanque donde la presión es de 200 psia.

1 ¿Cuál es el flujo másico del gas (kg/s), en el punto donde éste sale de la tubería suponiendo que el flujo fuera isotérmico?

1. Suponiendo que es aplicable la ecuación de Bernoulli:

Haciendo el balance de energía mecánica para el sistema dado, y suponiendo un flujo incompresible, tenemos que:

[pic 1]

De lo cual se obtiene:

[pic 2]

 Debido al siguiente análisis:

• Se desprecian alturas por que se supone mismo eje de referencia ( )[pic 3]
• Debido a la ecuación de continuidad y teniendo en cuenta que es la misma tubería durante todo el tramo analizado ()[pic 4]
• Como se supone un flujo incompresible ()[pic 5]
• Como sólo existe una corriente de entrada y una corriente de salida (()[pic 6]
• Como no hay maquina impulsora en ninguna sección de la tubería ()[pic 7]
• Como se supone flujo turbulento )[pic 8]

Para lo anterior, se tienen los siguientes datos:

• [pic 9]
• [pic 10]
• [pic 11]
• [pic 12]
• [pic 13]
• [pic 14]
• [pic 15]
• [pic 16]
• [pic 17]
•  0,1541[pic 18]
• [pic 19]
• [pic 20]
• [pic 21]

Se pretende hallar el flujo másico de un gas en una tubería en condiciones isotérmicas según la ecuación:

, con   y  conocidas.[pic 22][pic 23][pic 24]

Asi en búsqueda de la variable desconocida con la cual,  junto a la ecuación de energía mecánica se lograra obtener el valor de la velocidad del gas cuya a su vez depende de Reynolds:

[pic 25]

Para esto se utilizara un proceso de iteraciones, con un valor supuesto para el número de Re que sea adecuado para describir flujo turbulento (Re> 4000), con el que finalmente se obtendrá el factor de Darcy, usado en los cálculos de pérdidas así:

[pic 26]

Finalmente se recalculara el Re real por medio de la herramienta solver donde el Res variará hasta que los valores converjan y se cumpla ( Res- Re real = 0)

[pic 27]

Terminado el proceso de iteración se obtendrá el valor correspondiente a la velocidad real, la cual se usará en la ecuación de flujo másico pedido inicialmente.

anexar tabla de resultados de solver

1. Considerando que el gas es compresible.  No verifique aún el flujo de obstrucción.

[pic 28]

posteriormente se asume un valor de Re supuesto , con el cual por medio de la ecuación de Shacham (nombrada anteriormente) se obtiene  un valor apropiado para el factor de Darcy , calculando asi, el valor de G para flujo compresible isotérmico , de esta forma

Finalmente se recalculara el Re real a partir de la ecuación:

[pic 29]

Por medio de la herramienta solver donde el Res variará hasta que los valores converjan y se cumpla ( Res- Re real = 0) obteniendo un valor adecuado para la Velocidad del flujo;

Anexar tabla de solver aquí 

con este valor  y la densidad de salida ? dada por esta realción:   [pic 30][pic 31]

se calculará el flujo másico así:

[pic 32]

de la cual se obtiene el valor de : poner resultado de flujo másico aquí

1. Calcule la presión y el flujo de obstrucción.

Para obtener el calculo del flujo y presion de obstrucción se procede a usar la fórmula  para hallar G de flujo obstruido:

 [pic 33][pic 34]

Con la cual definimos dos variables a ambos lados de la igualdad y Solver, al variar el valor de la presión de obstrucción, converge arrojándonos el valor de la presión, como se muetra en la siguiente tabla : poner resultado de solver  

En el primer lado de la igualdad, denominado hf se calcularon las pérdidas con el Re obtenido en el numeral 1.2  y para el segundo lado de la igualdad se uso un k diatomico igual a : poner valor de k 

simultaneamente se calcula el valor de G de obstruccion con la siguiente ecuacion:

[pic 35]

Los resultados obtenidos son:

• [pic 36]
• [pic 37]
• [pic 38]
• [pic 39]

1. Diga si el flujo calculado en el numeral 1.2 es real o no.  Además, compare los resultados de 1.1 y 1.2 y calcule el porcentaje de error de la ecuación de Bernoulli.

Analice sus resultados.

2.1 (10 %). ¿Cuál es el flujo másico del gas, en el punto donde éste sale de la tubería suponiendo que el flujo fuera adiabático no isotérmico?

Para este procedimiento se toma la ecuación para flujo adiabático no isotérmico :

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