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. UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil En Mecánica CVS/mma “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 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil En Mecánica CVS/mma 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. UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil En Mecánica CVS/mma 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. UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Programa Vespertino de Prosecución de Estudios Ingeniería Civil En Mecánica CVS/mma BIBLIOGRAFIA: - Mecánica de Fluidos, Merle C. Potter, David C. Wiggert. - Gas Dynamics, M. Halûk Aksel, O. Cachit Eralp