Cuarta prctica de Mecnica de Fluidos

Pregunta 1

Agua fluye a travs de un conjunto de cuchillas delgadas, muy prximas entre s como se

muestra en figura, con una velocidad v= 10ft/s alrededor de la circunferencia de salida.

Determinar el flujo msico a travs de la tubera de alimentacin.

Usar el VC que se muestra en lneas punteadas.

Solucin

En el volumen de control observamos:

(Vsalida)cos 60

Vsalida

Del principio de la conservacin de la masa tenemos que:

salida entrada

Hallando el salida:

salida= (agua)(reasalida)(Vsalida)cos 60

salida=(agua)(2rsalidaH) (Vsalida)cos 60

salida=(

)(2)(0.6ft)(0.1ft)(

)cos60

salida=3.66

Pregunta 2

Calcular la fuerza horizontal aplicada sobre el soporte de la boquilla de la figura. Sabiendo

que el agua incide en la placa, plana y vertical, y se distribuye igualmente en todas las

direcciones, calcular la fuerza que se debe aplicar en la placa para mantenerla en reposo.

Datos: P1: 150KPa; V1 = 5m/s; D1= 10cm ; D2 = 5cm

Solucin

Fs = -(p1A1n1 +p2A2n2 + Qm(v2 v1))

Fsx = -(p1A1(-1) + Qm(v2 v1))

Fsx =p1A1 + Qm(v2 v1)

V2 = V1 (D1/D2)2 = 5x(10/5)2 =20m/s

Q = V1 xx(D1)2/4= 5xx0.12/4 =0,0393m3/s Qm = 39.3 Kg/s

Fsx =150x103xx0.12/4 +39.3(5-20)=589N

Fs(placa) = x(v2)2 x A2 =1000x203x x0.052/4 =785N

Pregunta 3

Aire es admitido en un tnel de viento como se muestra en la figura. La

presin atmosfrica es de 98,7KPa (ab) y la temperatura es de 27C. Si se

desprecian los efectos viscosos, determina la presin de estagnacin en la

nariz del aeroplano. Determine la lectura (h) del manmetro diferencial de

agua sabiendo que la velocidad del aire en el tnel de viento es de 50 m/s.

Solucin

Punto de estagnacin: punto sobre un cuerpo en el cual la velocidad vale cero

La velocidad es nula al inicio de la nariz del aeroplano y luego tiene una velocidad de 50

m/s

De la ecuacin de Bernoulli:

V1= es nula; V2=0(debido a ser punto de estagnacin); Z1=Z2 ;

entonces P1=P2 , son presiones iguales a la de la atmsfera, es decir

manomtricamente P1=P2= 0

Luego:

Pero Z2=Z3; y V2= 0

Luego:

Hallando la densidad

Del grfico observamos: P2=P3 + (H)

Luego reemplazando en la ec. De Bernoulli

( )

Pregunta 4

En una regin, hay tres estanques naturales: A, B y C, y un conjunto TB

formado por una turbina acoplada directamente a una bomba. Las prdidas

de carga en la tubera son:

Ha-b =0.5 m

Hc-d = 0.4 m

Hf-g = 0.6 m

Hi-j =0.4 m

Y el rendimiento del conjunto TB; nTB=nTXnB = 0.6, siendo T= turbina y B= bomba, determinar la relacin entre los caudales Qt y Qb en la turbina y en la

bomba respectivamente.

Solucin

De la ecuacin de Bernoulli para los fluidos reales

Del punto C al punto B

Hb =Zb +Hc

Hb = 60 + (0.6+0.4)

Hb =61m

Del punto A al punto C

Ht = Za Hc

Ht = 12 (0.5+0.4)

Ht = 11.1

Pb =Qb x x Hb/ nb

Pt = Qt x x Ht x nt

Las potencias con iguales:

Qb x x Hb/ nb = Qt x x Ht x nt

Qt/Qb = Hb/Ht x nt x nb

Qt/Qb = 61/11.1 x 0.6

Qt/Qb = 9.15