100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na je betaling Lees online óf als PDF Geen vaste maandelijkse kosten 4.2 TrustPilot
logo-home
Samenvatting

Summary Fluid Dynamics

Beoordeling
-
Verkocht
1
Pagina's
18
Geüpload op
08-09-2022
Geschreven in
2021/2022

Samenvatting Fluid Dynamics, handig om mee te nemen naar open boek tentamen.











Oeps! We kunnen je document nu niet laden. Probeer het nog eens of neem contact op met support.

Documentinformatie

Geüpload op
8 september 2022
Aantal pagina's
18
Geschreven in
2021/2022
Type
Samenvatting

Voorbeeld van de inhoud

Fluid Dynamics Summary 2020


1 Mass Balance (1a)
1.1 General Form of a Balance
ϕ = flow ϕ” = flux
dV X
= ϕv,in X|in − ϕv,out X|out + rx V
dt
X = volumetric concentration of quantity X

• x=ρ in [kg/m3 ]
• x = ρe in [J/m3 ]
• x = ρCp T in [J/m3 ]
• x = ρV in [N s/m3 ]

V = volume in [m3 ]
ϕv = volumetric flowrate in [m3 /s]
rx = volumetric production in [1/m3 s]


1.2 Mass and Component Balance
Total Mass Balance
dρ dM
V = = ϕm,in − ϕm,out
dt dt

• Assume that volume does not depend on time, V = constant.
• Mass is never produced, rx = 0

Mass balance for component A
dρA
V dt = ϕV ρA |in − ϕV ρA |out + rA V with ρ in kg/m3

Molar balance for component A
dcA
V dt = ϕV cA |in − ϕV cA |out + rA V with cA in mol/m3

Note: rA V does not have same dimensions for two formulas.

1.3 Recipe for Constructing a Balance
1. Make a drawing of the situation/system
2. Select parameter of interest (X)
3. Define the control volume (CV)
dX
4. General formulation: dt = in − out + production


1.4 Steady State Conditions
• Accumulation is zero, thus ϕm,in = ϕm,out
• Continuity Equation: A1 V1 = A2 V2




1

,1.5 Continuity Equation




dV X
dt = ϕv X|in − ϕv X|out + rx V with X = ρ (mass balance)

• Steady state, thus dV ρ
dt = 0, rx V = 0
– ϕv ρin = ϕv ρout
• ϕv = A ∗ Vlinear and Vlinear = ∆L2
∆t =V

– ρ1 A1 ∆L ∆L2
∆t = ρ2 A2 ∆t
1


– ρ1 A1 V1 = ρ2 A2 V2
• For in-compressible fluids: A1 V1 = A2 V2 and ρ = constant


2 Dimensional Analysis (1b)
Basic units: m, kg, s, K, mol
• Force: F = m ∗ a in [N ] = [ kgm
s2 ] ⇒
ML
T2

• Pressure: P = F
A = m∗a
A
kg
in [P a] = [ ms2] =
N
m2 ⇒ M
LT 2
2
M L2
• Power: P = F ∗ V = m ∗ a ∗ v in [W ] = [ kgm
s3 ] =
Nm
s ⇒ T3

Engineering Numbers

• Re = ρvD
η = inertial forces
viscous forces

• Nu = hD
λ = total heat transfer
heat transfer by conduction

• Ha = IDKr
k = mass transfer with chemical reaction
mass transfer without chemical reaction

• Le = λ
CpID = rate of heat transfer
rate of mass transfer


• Re > 400 → turbulent flow
• Re < 400 → laminar flow
• In between → transitional flow

π-theorem (Buckingham)
# dimensionless groups = # parameters - # basic units




2

, 3 Energy Balance (2)
dV X
= ϕv X|in − ϕv X|out + rx V
dt
with X = ρe M = ρV ϕm = ρϕv

this gives:
dρV e dM e
= = ϕm e|in − ϕm e|out + rx V
dt dt
with

p 1 2
e=u+ + v + gh
ρ 2
• u = thermal energy
• p
ρ = pressure energy

• 1 2
2v = kinetic energy
• gh = potential energy

dEt
= ϕm e|in − ϕm e|out + ϕw + ϕq
dt

• h=u+ p
ρ → enthalpy per unit mass
v2
• 2 → kinetic energy per unit mass
• ϕw → work per unit time applied to/by the system
• ϕq → heat exchange with the environment


3.1 Remarks Energy Balance
U pV U p
1. U = T S − pV u= m = TS − m u= m = Ts − ρ
3
• ρp = energy concentration per unit mass ⇒ m
N m Nm
2 ∗ kg = kg =
J
kg
• p in m2 = m3 → energy concentration per unit volume
N Nm


2. u1 − u2 = cv (T1 − T2 )
• For (almost in compressible) fluids → cv ≈ cp
→ u1 − u2 = Cp (T1 − T2 )


3.2 Mechanical Energy Balance
v2 v2
   
dEm p1 p2
= ϕm + 1 + gh1 − ϕm + 2 + gh2 + ϕw − ϕm ef r
dt ρ 2 ρ 2

ϕm ef r = production term that represents dissipation of mechanical energy per unit time into heat (i.e. into
internal energy).

Stationary Conditions
v2 v2
   
p1 p2
0 = ϕm + 1 + gh1 − ϕm + 2 + gh2 + ϕw − ϕm ef r
ρ 2 ρ 2
 
p2 − p1 1 2 2
0 = −ϕm + (v2 − v1 ) + g(h2 − h2 ) + ϕw − ϕm ef r
ρ 2

ϕm ef r always > 0 because mechanical energy decreases in the direction the flow.


3

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
LeYaoo Rijksuniversiteit Groningen
Bekijk profiel
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
91
Lid sinds
9 jaar
Aantal volgers
73
Documenten
7
Laatst verkocht
1 maand geleden

3,9

10 beoordelingen

5
2
4
5
3
3
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Veelgestelde vragen