Ejercicio Correl.docx

1.Cuáles son las perdidas por fricción en una tubería horizontal de 4 in Cd 40 por la que pasan 30000kg/h de un líquido con una densidad de 600kg/m 3, viscosidad de 0. 13cp y 5.08dinas/cm de tensión superficial? Por la misma línea viajan 4300kg/h de vapor con una densidad de 30kg/m3 y una viscosidad de 0.010cp. L= 30000kg/h G= 4300kg/h 

Para poder determinar las perdidas por fricción primero se debe determinar el tipo de patrón de flujo que presenta la tubería. El diámetro interno de la tubería(Tablas de crane) es ∅ = 0.10226𝑚 Calculando el área: 𝜋∅2 𝜋(0.10226𝑚)2 𝐴= = = 8.2𝑥10−3 𝑚2 4 4 𝜎𝐿 =

5.08𝑑𝑖𝑛𝑎𝑠 5.18𝑥10−5 𝐾𝑔𝑓 = 𝑐𝑚 𝑚

Una vez teniendo todos los datos, se procede a hallar Bx y By que me determinarán el tipo de patrón de flujo.

𝐵𝑥 =

1 𝐿 √𝜌𝐿 . 𝜌𝑉 𝜇𝐿 3 0.0215 2 𝐺 𝜎𝐿 𝜌𝐿 3

𝐵𝑥 = 276

𝐵𝑦 = 7.084

𝐺 𝐴√𝜌𝐿 . 𝜌𝑉

600𝑘𝑔 30𝑘𝑔 1.3𝑥10−4 𝑘𝑔 1 √ ∗ 3 ( )3 30000𝑘𝑔/ℎ 𝑚3 𝑚 𝑚. 𝑠 = 0.0215 600𝑘𝑔 23 5.18𝑥10−5 𝐾𝑔𝑓 4300𝑘𝑔/ℎ ( ) 𝑚3 𝑚

= 7.084

4300𝑘𝑔/ℎ 600𝑘𝑔 30𝑘𝑔 8.2𝑥10−3 𝑚2 √ ∗ 3 𝑚3 𝑚

Revisando el mapa de patrones de flujo de Baker:

= 27688

El patrón de flujo en la tubería es Flujo de Burbuja Se calcula la caída de presión en la fase gaseosa 𝑘𝑔 1ℎ 4300 ∗ 3600𝑠 ∗ 0.10226𝑚 𝐷𝐺 ℎ 𝑅𝑒 = = = 1.48𝑥106 𝑘𝑔 𝐴𝜇 8.2𝑥10−3 𝑚2 ∗ 1𝑥10−5 𝑚. 𝑠 𝜀

Teniendo Reynolds y 𝑑 = 0.0004 , de la gráfica de moody obtenemos el valor del factor de fricción ( 𝑓𝑉 )

𝑓𝑉 = 0.0162 ∆𝑃100 (𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟) =

8.27 𝑓𝑉 𝐺 2 𝐷5 𝜌𝑉 𝑘𝑔 1ℎ 2 ∗ 3600𝑠) 𝐾𝑔𝑓 ℎ = 571.15 2 𝑘𝑔 𝑚 (0.10226𝑚)5 ∗ 30 3 𝑚

8.27 (0.0162) (4300 ∆𝑃100 (𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟) =

Caída de presión en dos fases ∆𝑃100 (𝑑𝑜𝑠 𝑓𝑎𝑠𝑒𝑠) = ∆𝑃100 (𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟) ∅2 Factor de corrección Para el flujo de Burbuja ∅=

16.48𝑋 0.75 𝐿 0.1 (𝐴)

Donde:

1.8

𝐿 𝑋2 = ( ) 𝐺

0.2

(

𝜌𝑉 𝜇𝐿 )( ) 𝜌𝐿 𝜇𝑉

𝑘𝑔 𝑘𝑔 1.8 30 3 0.13 𝑐𝑝 0.2 ℎ 𝑚 =( ) ( )( ) 𝑘𝑔 𝑘𝑔 0.010 𝑐𝑝 4300 600 3 ℎ 𝑚 30000

𝑋 = 1.66 Reemplazando el factor de corrección ∅=

16.48𝑋 0.75 𝐿 0.1 (𝐴 )

=

16.48(1.66)0.75 𝑘𝑔 0.1 30000 ℎ ) ( 8.2𝑥10−3 𝑚2

= 5.31

∆𝑃100 (𝑑𝑜𝑠 𝑓𝑎𝑠𝑒𝑠) = ∆𝑃100 (𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟) ∅2 𝐾𝑔𝑓 ∆𝑃100 (𝑑𝑜𝑠 𝑓𝑎𝑠𝑒𝑠) = 571.15 2 (5.31)2 𝑚 ∆𝑷𝟏𝟎𝟎 (𝒅𝒐𝒔 𝒇𝒂𝒔𝒆𝒔) = 𝟏𝟔𝟏𝟎𝟒. 𝟐𝟎𝟐

𝑲𝒈𝒇 𝒎𝟐

Representa las pérdidas de energía por cada 100m de tubería. .