ingenieria civil mecanica guias de laboratorio

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Ingeniería Civil en Mecánica
AVS/vcp
INGENIERIA CIVIL MECANICA
GUIAS DE LABORATORIO
ASIGNATURA LABORATORIO GENERAL I
NIVEL 10
EXPERIENCIA C208
“MEDICION DE FLUJO COMPRESIBLE BAJO
RÉGIMEN SUBSÓNICO Y SUPERSÓNICO EN
TOBERAS”
HORARIO: JUEVES 7-8-9-10-11-12
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Departamento de Ingeniería Mecánica
Ingeniería Civil en Mecánica
AVS/vcp
“MEDICIÓN DE FLUJO COMPRESIBLE BAJO RÉGIMEN SUBSÓNICO Y
SUPERSÓNICO EN TOBERAS”
OBJETIVO GENERAL:
Familiarizar al alumno con el análisis, operación y funcionamiento de toberas para flujo
compresible.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
-
Calibración de toberas para medición de flujo compresible.
-
Medición de distribución de presiones de toberas.
-
Generación de ondas de choque en el interior de toberas rectas y divergentes.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
La ecuación de continuidad usada en mecánica de gases para obtener el caudal
másico en flujo compresible es:

m

A Po
2k
k 1
R To
2

 P  k
 Po 


P

P
 o




k 1
k




El caudal real se obtiene mediante una placa orificio con la siguiente relación:
Q  0,62
En que
d
4
2

2g  w
a
1 d

 hw


 D
 
m
Q
4
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Placa orificio
Donde:
A
=
Área de flujo en la tobera donde se mide P
Po
=
Presión del estanque de carga
R
=
Constante particular del gas
To
=
Temperatura en el estanque de carga
k
=
cp/cv = constante adiabática del gas
P
=
Presión en el área A
Q
=
Caudal volumétrico medido en la placa orificio
d
=
Diámetro de la placa orificio
D
=
Diámetro interior del tubo porta placa orificio
CQ
=
0,62 = Coeficiente de gasto de una placa orificio
w
=
Peso específico del agua
a
=
Peso específico del aire
hw
=
Longitud de altura equivalente medida en el manómetro
inclinado
MÉTODO A SEGUIR:
-
Se pone en funcionamiento el compresor de aire
-
Reconocimiento de la instalación de laboratorio
-
Montar tobera corta
-
Montar de tobera convergente – divergente
-
Montar tobera convergente – recta
-
Medir caudales con placa orificio
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VARIABLES A CONSIDERAR:
-
Se miden, para tobera corta, presión de entrada Po constante y Pb de salida variable.
-
Se miden las presiones a lo largo de las toberas convergente – divergente y
convergente – recta mediante una sonda de presión.
-
Caudal de aire medido en la placa orificio.
-
Se consideran las variables atmosféricas.
TEMAS DE INTERROGACIÓN:
-
Ecuaciones básicas de flujo compresible
-
Movimiento subsónico, sónico y supersónico
-
Ondas de choque
-
Flujo de Fanno y Rayleigh
EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR:
-
Compresor para aire
-
Equipo de toberas
-
Caja de toberas y herramientas afines
LO QUE SE PIDE EN EL INFORME:
-
Curva de calibración de la tobera corta (razón de flujo másico versus razón de
presiones)
-
Distribución de presiones a lo largo de las toberas largas (convergente, recta)
-
Detección de posibles ondas de choque interna
-
Curva de vaciado de un estanque
-
Encontrar punto o condición sónica en la garganta.
BIBLIOGRAFIA:
-
Mecánica de Fluidos, Merle C. Potter, David C. Wiggert.
-
Gas Dynamics, M. Halûk Aksel, O. Cachit Eralp