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FENOMENOS DE TRANSPORTE Problemas No 1. 1.- Calcular el flujo de momento en estado estacionario (N.m-2) en un aceite lubricante cuya viscosidad es de 2x10-2 N.s.m-2, contenido entre dos placas, una estacionaria y la otra que se está moviendo a una velocidad de 61.0 cm.s-1. La distancia entre las placas es de 2 mm. Indique la dirección del flujo de momento y el esfuerzo de corte con relación al sistema de ejes x-y.

2.- Cerca de la superficie de una placa plana, el agua tiene un perfil de velocidad dado por la expresión: vx = 3y – y3, con y en mm, vx en cm.s-1 y (0 <= y <= 1 mm.). La densidad y la viscosidad cinemática del agua: 103 kg.m-3 y 7x10-7 m2.s-1, respectivamente. Se pregunta: a) Esfuerzo de corte en x1 sobre la placa? b) Flujo de momento en y = 0.8 mm y x = x1 en la dirección y? c) Hay flujo de momento en la dirección x en y = 0.8 mm y x = x 1 en la dirección x? Si es así, obténgalo numéricamente.

3.- En un proceso en reactor de lecho fluidizado las temperaturas de operación varían de una operación a otra o dentro del mismo lecho. Por consiguiente, es necesario conocer como estas variaciones de temperatura afectan las propiedades del sistema, como por ejemplo la viscosidad del gas fluidizado en el reactor. Tomando el aire como gas fluidizado, calcule su viscosidad a 313 K y 1073 K, considerando el aire como un gas mono componente, con los parámetros dados en la Tabla 1.1. Repita el cálculo considerando el aire formado por 79% N2 y 21 % O2. Compare estos resultados con los valores experimentales: 0.019 cP y 0.0438 cP a 313 K y 1073 K, respectivamente. 4.- Considere un gas binario A-B tal que a una temperatura dada se cumple que μ A = μB. Grafique la relación: μmezcla/ μA vrs XB, teniendo en cuenta que la relación de pesos moleculares de las dos especies es MA/MB es: a) 100; b) 10 y c) 1. 5.- Calcular la viscosidad de un gas binario A-B utilizando la relación: μmezcla = XA μA + XB μB Cuál es el error máximo obtenido al utilizar la ecuación sugerida, comparando los resultados del problema anterior: a), b) y c). 6.- A 920 K la viscosidad del metano (CH 4) es 2.6x10-5 N.s.m-2 y la viscosidad del nitrógeno (N2) es 3.8x10-5 N.s.m-2. Graficar la viscosidad de la mezcla metano nitrógeno en función de la fracción molar del metano a 920 K. Compare el resultado con una mezcla simple de estos gases.

7.- Calcular la viscosidad de berilio líquido a 1575 K. Utilice los datos siguientes: Peso atómico: 9.01 g.mol-1, punto de fusión: 1550 K, densidad a 293 K: 1850 kg.m -3, estructura cristalina: hcp, radio atómico: 0.114 nm. 8.- A 1273 K una aleación Cu- 40% Zn tiene una viscosidad de 5 cP y a 1223 K la misma aleación tiene una viscosidad de 6 cP. Utilice esta información para calcular la viscosidad de la aleación a 1373 K. 9.- Muchos procesos metalúrgicos, como por ejemplo la fabricación de aceros, utilizan una escoria como medio para remover impurezas durante la operación. Entonces, se hace necesario la caracterización de estas escorias y conocer sus propiedades, como la viscosidad a la temperatura del proceso. Utilizando el método Bill, calcular la viscosidad de una escoria de composición: SiO 2 50%, CaO: 30% y Al2O3: 20% a una temperatura de 1773 K. 10.- Asuma que la viscosidad de un vidrio varía en función de la temperatura de acuerdo a la ecuación: μ = A exp (

𝛥𝐺∗ 𝑅𝑇

)

A 1700 K este vidrio tiene una viscosidad de 20 N s m-2, a 1500 es de 100 N s m-2. Cuál es su viscosidad a 1450 K. 11.- La temperatura de transición para el vidrio: Na2O – CaO – SiO2 es 720 K. Demostrar la aplicabilidad de la ecuación: μ = A exp (

𝛥𝐺∗ 𝑅𝑇

) con la información derivada de la gráfica adjunta.