ingenieria civil mecanica programa de prosecucion

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Programa Vespertino de Prosecución de Estudios
Ingeniería Civil En Mecánica
CVS/mma
INGENIERIA CIVIL MECANICA
PROGRAMA DE PROSECUCION DE
ESTUDIOS VESPERTINO
ASIGNATURA MECANICA DE FLUIDOS II
NIVEL 03
EXPERIENCIA C903
“MEDICION DE FLUJO COMPRESIBLE BAJO
RÉGIMEN SUBSÓNICO Y SUPERSÓNICO EN
TOBERAS”
HORARIO: VIERNES DE 19.00 A 21.30 HRS.
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“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
R To
2k
k 1
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
 Q
m
4
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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 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 internas.
-
Curva de vaciado de un estanque.
-
Encontrar punto o condición sónica en la garganta.
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BIBLIOGRAFIA:
-
Mecánica de Fluidos, Merle C. Potter, David C. Wiggert.
-
Gas Dynamics, M. Halûk Aksel, O. Cachit Eralp