Ejercicios sobre conversion de unidades a nivel de ingenieria, con alto nivel de complejidad y resueltos PDF

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Son una serie de ejercicios pospuestos por un doctor especializado en la materia de fisicoquimica, que ayudaran a saber realizar conversiones de unidades correctamente, todos resueltos paso por paso...

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UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

PROBLEMAS SOBRE CONVERSIÓN DE UNIDADES

Materia: Fisicoquímica Profesor: M.C. Luis Nieto Lemus

1. La ecuación de Colburn para la transferencia de calor es: 2

0.023  h   C  3 0.2  CG          DG /   Donde: C = capacidad calorífica, Btu/ (lbm) (°F), µ = viscosidad, lbm/ (h) (ft), κ = 2 conductividad térmica, Btu/ (h) ( ft ) (°F)/ft, D = diámetro de la tubería, ft; y G = gasto 2 masa velocidad, lbm/ (h) ( ft ) de la sección transversal.

¿Cuáles son las unidades del coeficiente de transferencia de calor h? 2

2

(h/Btu/lbm (℉)) (Btu/lbm( h)( ft)/ Btu/h ft ) 2/3 =(0.023/ (ft(lbm)(h)( ft )/lbm(h)(ft)) 2 h= Btu ( ft )

2. La densidad de un cierto líquido está dada por una ecuación de la forma siguiente:

p  A  BT  eCP 3

Donde: ρ = densidad en g/ cm , T = temperatura en °C, y P = presión en atm. a) Considerando que la ecuación es dimensionalmente consistente, ¿cuáles son las unidades de A, B y C? b) En las unidades indicadas en el inciso anterior, A = 1.096, B = 0.00086, y C = 0.000953. 3 2 Determina los valores de A, B y C si ρ se expresa en lbm/ ft , T en °R, y P en lbf/ in .

a)

2 c 1/ m / s  p  atm    g / cm 3  (A (g / cm 3)  B (g /  C )T ( C ))e 

A  g / cm

3

B g /  C

C 1/ m / s 2

b) 3 3 A (1.096g/ cm = 68.421045 lbm/ ft )

B (0.00086 g/℃ = 0.0007905 lbm/ R)

2

2

C (0.000953) / m / s = 1.045ft min ) 3. Prepare una tabla en la que las filas sean: longitud, área, volumen, masa y tiempo. Haga dos columnas, una para el SI y otra para el sistema estadounidense de unidades. Llene las filas con el nombre de la unidad y, en una tercera columna, indique la equivalencia numérica (por ejemplo: 1 ft = 0.3048 m).

LONGITUD

SISTEMA INTERNACIONAL

SISTEMA ESTADOUNIDENSE DE UNIDADES

30.48 cm 0.3048 m 0.9144 m 91.44 cm

1 ft 1 ft 1 yd 1 yd

2

2 1 ft

0.0929 m

2

2 1 ft

0.8631 m

2

1 yd

2

8.363 cm

2

1 yd

2

9.2903 cm ÁREA

0.0000164 m 0.02832 m VOLUMEN

0,7650 m 1 cm

3

1 dm

3

1m

3

3

3

3

1 in

3

3 1 ft

1 yd

3

0.00003532 ft

3

3 0.03531 ft 3 35.3147 ft

MASA

1g 1 tonelada 1 kg 0.453592 kg 453.592 g

0.03527 oz 2.20462 lb 2204.623 lb 1 lb 1 lb

TIEMPO

1 min = 60 s 1 h = 60 min 1 h = 3600 s 1 día = 24 h

1 min = 60 s 1 h = 60 min 1 h = 3600 s 1 día = 24 h

4. Se utiliza un medidor de orificio para medir la velocidad de flujo en una tubería. La velocidad de flujo se relaciona con la caída de presión mediante una ecuación de la forma u c

P 

Donde: u = velocidad del fluido ∆P = caída de presión ρ = densidad del fluido que fluye c = constante de proporcionalidad ¿Qué unidades tiene c en el sistema internacional de unidades (SI)?

  m / s2 P cm / s

2

  g / s3 c g / s

2

5. Estás tratando de decidir cuál de dos automóviles comprar. El primero cuesta $9 500 y tiene un consumo de gasolina de 28 millas/galón. El segundo automóvil es de fabricación europea, cuesta $12 700 y tiene consumo de gasolina de 19 km/litro. Si el costo de la gasolina es de $1.10/galón y si los automóviles tienen realmente este consumo de gasolina, ¿cuántas millas tendrías que recorrer para recuperar la diferencia de precio entre los dos automóviles? (Si es posible, utiliza una sola ecuación dimensional para realizar el cálculo). Auto americano= 9500$ 28 millas/galón Auto europeo= 12700$ 19km/litro= 44.690 millas/galón 1.10$ X galón

12700-9500= 3200$

R= 81454.54 millas

6. Explique detalladamente si la siguiente ecuación para el flujo a través de un vertedero rectangular es dimensionalmente consistente: q 0.415  L  0.2h0  h01.5 2 g 3 Donde: q = velocidad de flujo volumétrico, ft /s; L = altura de la cresta, ft;h 0 = altura de 2

caída del vertedero, ft; g = aceleración debida a la gravedad, 32.2 ft/ s . q= 0.415(L-0.2 ( h0 )) h 0 3/2



2g

 = ft / s  = (0.415(ft)-0.2(ft))(ft)3/2) 2  ft / s   3

3

R= No es consistente 7. Un transporte supersónico (TSS) consume 5320 galones imperiales de queroseno por hora de vuelo y vuela un promedio de 14 h/día. Para producir 1 tonelada de queroseno se gastan aproximadamente 7 toneladas de petróleo crudo. El queroseno tiene una densidad de 0.965 g/cm3. ¿Cuántos TSS consumirían la producción completa mundial de queroseno en un año si la producción de crudo es 4.02 × 109 toneladas métricas? (Una tonelada métrica = 1000 kg). 4020000000/7=574285714.28 toneladas de queroseno 1kg =1 Litro 5320 galones (3.785 litros/1 galón) = 20136.2 Litro/h 24(20136.2)=483268.8 Litro/ día 365(483268.8)= 176393112 Litro/año 574285714.30 toneladas/176393112 Litro/año= 3256 aviones/año...