Enunciados, 10 MB - IqTMA-UVa - Universidad de Valladolid

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03.01.2015 Views

2004-Tarea-No:3 [Solución] [Tema 4] [Índice] Se pretende modelizar la explosión de un depósito de gas mediante el uso de las ecuaciones de variación. Para simplificar el problema, se considerará una situación inicial donde todo el gas está concentrado a alta presión en una esfera de radio R. En el instante t = 0 las paredes del recinto desaparecen y el gas se expande súbitamente en la atmósfera. t = 0 t > 0 Simplifica las ecuaciones que se dan a continuación enumerando en el recuadro los fundamentos para tales suposiciones. Anotar bajo cada término tachado en la ecuación el número de simplificación, y encerrar en un rectángulo los términos conservados. Ec. Continuidad: ∂ρ + ∂t r 1 2 2 ∂ ( ρr ∂r 1 ∂ v r ) + ( ρv r senθ ∂θ θ 1 ∂ senθ ) + ( ρv r senθ ∂φ φ ) = 0 Ec. Movimiento: ⎛ 2 2 ∂vr ∂vr v v v v θ ∂vr φ ∂vr θ + ⎞ φ ∂p componenter : ρ + vr + + − = − ⎜ t r r θ r senθ φ r ⎟ ⎝ ∂ ∂ ∂ ∂ ⎠ ∂r ⎛ 1 ∂ 2 1 ∂ 1 ∂ τrφ τθθ + τφφ ⎞ − ⎜ ( r τ ) + 2 ( τ θ senθ) + − ⎟+ ρg ⎝r ∂r r senθ ∂θ r senθ ∂φ r ⎠ rr r r ⎛ 2 ∂v v v cot θ ∂vθ vθ ∂vθ φ ∂v vrv φ θ ⎞ θ θ 1 ∂p componenteθ : ρ + vr + + + − = − ⎜ t r r θ r senθ φ r r ⎟ ⎝ ∂ ∂ ∂ ∂ ⎠ r ∂θ ⎛ 1 ∂ 2 1 ∂ 1 ∂τθφ τ rθ cotθ ⎞ − ⎜ ( r τ ) 2 r + ( τ senθ) + + − τ ⎟+ ρg ⎝r ∂r r senθ ∂θ r senθ ∂φ r r ⎠ θ θθ φφ θ ⎛∂vφ ∂vφ v ∂vφ vφ ∂v v vr v v θ φ φ θ φ ⎞ 1 ∂p componenteφ : ρ⎜ + vr + + + + cotθ ⎟ = − ⎝ ∂t ∂r r ∂θ r senθ ∂φ r r ⎠ r senθ ∂φ ⎛ 1 ∂ 2 1∂τθφ 1 ∂τφφ τrφ 2cotθ ⎞ − ⎜ ( r τ ) 2 rφ + + + + τθφ ⎟+ ρgφ ⎝r ∂r r ∂θ r senθ ∂φ r r ⎠ Fenómenos de Transporte Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid

Ec. Energía ˆ ⎛∂T ∂T v v 1 2 1 1 q θ ∂T φ ∂T ⎞ ⎡ ∂ ∂ ∂ φ ⎤ ρ Cv ⎜ + vr + + ⎟ = − ⎢ ( r q ) ( sen ) 2 r + qθ θ + ⎥ ⎝ ∂t ∂r r ∂θ r senθ ∂φ ⎠ ⎣r ∂r r senθ ∂θ r senθ ∂φ ⎦ ⎛ ∂p ⎞ ⎛ 1 ∂ 2 1 ∂ 1 ∂vφ ⎞ − T ⎜ ⎟ ⎜ ( r v ) ( sen ) 2 r + vθ θ + ⎟ ⎝∂T ⎠ρ ⎝r ∂r r senθ ∂θ r senθ ∂φ ⎠ ⎧⎪ ∂vr ⎛1∂v vr 1 v θ ⎞ ⎛ ∂ φ vr v − ⎨τrr + τθθ τφφ r ⎜ + + + + r θ r ⎟ ⎜ ⎪⎩ ∂ ⎝ ∂ ⎠ ⎝r senθ ∂φ r ⎧⎪ ⎛∂v 1 v r 1 v r 1 v θ ∂v vθ ⎞ ⎛∂ φ ∂v φ ⎞ ⎛ ∂ φ 1 ∂vθ cotθ − ⎨τrθ ⎜ + − τrφ τθφ v r r θ r ⎟+ ⎜ + − ⎟+ ⎜ + − ⎪⎩ ⎝ ∂ ∂ ⎠ ⎝ ∂r r senθ ∂φ r ⎠ ⎝r ∂θ r senθ ∂φ r θ cotθ ⎞⎫⎪ ⎟⎬ r ⎠⎪⎭ φ ⎞⎫⎪ ⎟⎬ ⎠⎪⎭ Fenómenos de Transporte Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid

Ec. Energía<br />

ˆ<br />

⎛∂T ∂T v v<br />

1 2 1 1 q<br />

θ ∂T φ ∂T<br />

⎞ ⎡ ∂ ∂<br />

∂ φ ⎤<br />

ρ Cv ⎜ + vr + + ⎟ = − ⎢ ( r q ) ( sen )<br />

2<br />

r + qθ<br />

θ +<br />

⎥<br />

⎝ ∂t ∂r r ∂θ r senθ ∂φ ⎠ ⎣r<br />

∂r r senθ ∂θ r senθ ∂φ<br />

⎦<br />

⎛ ∂p<br />

⎞ ⎛ 1 ∂ 2 1 ∂<br />

1 ∂vφ<br />

⎞<br />

− T ⎜ ⎟ ⎜ ( r v ) ( sen )<br />

2<br />

r + vθ<br />

θ +<br />

⎟<br />

⎝∂T ⎠ρ<br />

⎝r<br />

∂r r senθ ∂θ r senθ ∂φ<br />

⎠<br />

⎧⎪<br />

∂vr ⎛1∂v<br />

vr 1 v<br />

θ ⎞ ⎛ ∂ φ vr<br />

v<br />

− ⎨τrr<br />

+ τθθ<br />

τφφ<br />

r<br />

⎜ + + + +<br />

r θ r<br />

⎟ ⎜<br />

⎪⎩<br />

∂ ⎝ ∂ ⎠ ⎝r senθ ∂φ<br />

r<br />

⎧⎪<br />

⎛∂v 1 v<br />

r<br />

1 v<br />

r<br />

1 v<br />

θ ∂v<br />

vθ ⎞ ⎛∂ φ ∂v<br />

φ ⎞ ⎛ ∂ φ 1 ∂vθ<br />

cotθ<br />

− ⎨τrθ ⎜ + − τrφ τθφ<br />

v<br />

r r θ r<br />

⎟+ ⎜ + − ⎟+ ⎜ + −<br />

⎪⎩<br />

⎝ ∂ ∂ ⎠ ⎝ ∂r r senθ ∂φ r ⎠ ⎝r ∂θ r senθ ∂φ<br />

r<br />

θ<br />

cotθ<br />

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⎟⎬<br />

r ⎠⎪⎭<br />

φ<br />

⎞⎫⎪<br />

⎟⎬<br />

⎠⎪⎭<br />

Fenómenos <strong>de</strong> Transporte<br />

Depto. Ingeniería Química. <strong>Universidad</strong> <strong>de</strong> <strong>Valladolid</strong>

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