laboratorio n0 1_difusor subsónico ojo

8/17/2019 Laboratorio N0 1_Difusor Subsónico OJO

1/12

LABORATORIO NLABORATORIO N00 11

Difusor SubsónicoDifusor Subsónico

1. Objetivos:

Examinar el flujo el difusor plano relativamente corto. Examinar el efecto del ángulo de apertura del difusor sobre el aumento de la presión estática en el

difusor y sobre la posición del punto de desprendimiento del flujo de la pared del difusor

2. Fundamento teórico

El difusor es un canal, con las paredes planas o perfiladas, divergente en el sentido del movimientodel flujo, en la Fig. 1 se ve un difusor cónico simétrico relativo al eje longitudinal. Sus dimensionesgeométricas se determinan por las áreas F de entrada y F! de salida y por la longitud ", #o por elángulo de apertura del difusor α$

Fig. 1

En el difusor subsónico, F! % F y &! ' &. El grado de disminución de velocidad del flujo en eldifusor depende de la relación F!(F y del ángulo α de apertura de las paredes del difusor. "avelocidad de flujo subsónico en un canal divergente #en difusor$ disminuye, en cambio la presiónestática aumenta, lo )ue sigue de las ecuaciones de continuidad y de *ernoulli.

Debido al ro+amiento y a la formación de torbellinos cerca de las paredes en el difusor ay pérdidasde presión total ∆ P d = P 1 – P 2.. -ara los ángulos de apertura α ≤ # ∼/ 0 $ éstas pérdidas se explican

principalmente por el ro+amiento cerca de las paredes, y para α % # ∼/ 0 $ por la formación detorbellinos cerca de las paredes del difusor.

"as pérdidas de presión total en el difusor debidas a la formación de torbellino se consideran proporcionales a las pérdidas durante la expansión brusca y son proporcionales seg1n el teorema de*ord23arneaut al cuadrado de la velocidad pérdida4

# $

5l despreciar la variación de la densidad ρ a lo largo del difusor, de la ecuación de continuidadobtenemos4

!

!

!

!

!66

!

6

$#!

$#! W

W W W W P P P

d d d −=−=∆=−

ρ ϕ

ρ ϕ

!

!

F F

W W =


2/12

En este caso, la ecuación # $ tendrá la forma4

Donde 4

Es el coeficiente de la resistencia idráulica del difusor7 ϕ d es el coeficiente de amortiguación deco)ue, lo cual seg1n los datos experimentales, depende solo del ángulo de apertura del difusor7mientras mayor sea al ángulo de apertura del difusor, mayor es la apertura de pérdida.

5 parte del crecimiento de pérdidas, el desprendimiento del flujo conduce a la distorsión de laomogeneidad del perfil de velocidad en la sección de salida, lo )ue puede empeorar considerablemente en funcionamiento de los e)uipos colocados detrás del difusor.

8na caracter9stica importante del difusor es también el ángulo l9mite de su apertura αlim, )uedetermina en inicio del desprendimiento del flujo.

"a magnitud de αlim usualmente se determina por el valor máximo del grado de elevación de presiónestática P 2 / P 1En la Fig. 2 se ve la dependencia del grado de elevación de presión estática # P 2 / P 1$ en el difusor enfunción del ángulo de apertura del difusor #α$.

Fig. 2

"a curva teórica está calculada por la ecuación de continuidad sin tomar en cuenta las pérdidas y lavariación de la densidad del flujo a lo largo de la longitud del difusor ", se nota el crecimientomonótono del grado de elevación de presión estática al aumentar α "a curva real ! está debajo de lateórica, debido a la presencia de la capa l9mite sobre las paredes del difusor y las pérdidas en eldifusor real.

3abe notar )ue la curva ! tiene un máximo )ue determina el ángulo l9mite de apertura del difusor #αlim$.

!

!

66

!

6

W P P P

d d

ρ ξ =∆=−

!

!

$# F

F d d −=ϕ ξ


3/12

El desprendimiento del flujo surge cuando α es un poco menor )ue αlim el régimen deldesprendimiento desarrollado corresponde al ángulo l9mite de apertura del difusor #αlim$.

Se puede alar el punto de desprendimiento del flujo por la distribución de la presión estática - i a lolargo del difusor #Fig. 3$

Fig. 3

En ausencia de desprendimiento, la presión estática -i en la dirección de la sección de salida ! odisminuye o se mantiene constante. El comien+o de ésta +ona se considera como el punto dedesprendimiento del flujo.

3. Descripción del banco de pruebas y del sistema de medición

En la Fig. 4 se ve el es)uema de banco de pruebas experimentales para investigación de lascaracter9sticas aerodinámicas del difusor plano, el banco del contenido es4

2 :entilador radial2 ! ;otor eléctrico D32 < Dispositivo de entrada2 = -arte de trabajo2 > Difusor plano

2 ? 3anal2 @ 3ompuertas de relación de caudal de aire2 *anco de pie+ómetros2 A -ared superior del difusor2 / ;anivela de giro2 -ared inferior del difusor 2 ! Eje longitudinal del *anco2 < Escala de lectura del ángulo de apertura #α$

El anco del difusor plano es igual a // mm.


4/12

"a altura del difusor en la sección !2! es / mm.


5/12

Difusor Subsónico > de !


6/12

4. Procedimiento

2 Se mide la presión barométrica */ y la temperatura ambiental B/.

2 ;ediante la manivela / se ace el ángulo de apertura del difusor αC/0. Enciende el motor eléctrico !, se cierra la compuerta @ del canal ?, se toman todos los parámetros de medida, las

mediciones se contin1an para los valores de αC=, ?, , / 0

2 "a presión estática excesiva ∆- en la entrada del difusor se mide en el primer orificio de la pared difusora del difusor.

2 "a presión total excesiva ∆-!6 en la sección de salida #!2!$ del difusor se mide por los tubos de-itot.

2 "a presión estática excesiva ∆-! en la sección de salida #!2!$ del difusor se miden en elduodécimo orificio de la pared giratoria del difusor.

2 "a distribución de la presión estática excesiva ∆-i a lo largo del difusor se mide en ! orificios.

. Formulas para el !alculo

-ara cada ángulo de apertura del difusor #α$ se efect1a el cálculo de los siguientes parámetros4

. Se asume la presión absoluta total en la entrada del difusor igual a la presión barométrica. P 1

* = 106.6 B0 -a

!. "a presión absoluta estática en la entrada del difusor4 P 1 = 106.6 B0 – 7.84 (P + ∆ P 1 ) -a


7/12

Donde C .=, 9ndice adiavático para el aire

. "a velocidad cr9tica del flujo4

m(s

Donde R C !@.< G ( gH T 0 C T 0 #03$ I!@< H

A. "a velocidad del flujo a la entrada del difusor4W 1 = λ 1 a m(s

/. "a función gasodinámica Π ( λ ) en la salida del difusor.

. "a velocidad reducida del flujo en la salida del difusor4

!. "a velocidad del flujo a la salida del difusor4W 2 = λ 2 a m(s

. "a presión dinámica en la entrada del difusor-a

?. "as pérdidas de la presión total en el difusor ∆ P d *=P 1* - P d * -a

@. El coeficiente de la resistencia idráulica del difusor

D"#$%&'!$O&"#

-6 4 -resión Botal- 4 -resión Estática*/ 4 -resión *arométricaξd 4 3oeficiente de resistencia idráulica del difusor ϕd 4 3oeficiente de amortiguación de co)ue& 4 :elocidad del Flujo

Difusor Subsónico @ de !

/

! RT

k

k a

+=

6

!

!$#

P

P =λ π

$#

!

+

−

−=

−

k

k

k

k

λ π λ

!

w

ww =

!

P

P P =

6

!

! P P

W −=

ρ

6

6

!

6

P P

P P d

−

−=ξ


8/12

ρ 4 Densidad del FlujoF 4 Jrea de la sección transversal del difusor K 4 5nco del difusor plano " 4 "ongitud del Difusor α 4 5ngulo de apertura del difusor

(. )abulación de datos

L / M-6! M- M-! M-< M-= M-> M-? M-@ M- M-A M-/ M- M-!

0 10 202 200 196 194 196 190 192 184 194 198 198 196

2 16 230 226 222 214 214 210 202 214 206 206 204 204

4 15 300 242 236 234 228 224 218 220 216 214 206 209

6 60 400 365 330 294 280 260 251 240 296 230 222 226

9 82 410 365 352 300 260 275 270 265 256 256 254 251

11 100 425 390 382 366 327 310 308 307 307 304 299 325

(. *esultados

(.1. )ablas

5ngulo-resiones

Botales de e(s#H-a$

-resiones estáticas en la -laca #H-a$

L / P01 P02 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P120 100.00 99.92 98.45 98.46 98.49 98.51 98.49 98.54 98.52 98.59 98.51 98.48 98.48 98.49

2 100.00 99.88 98.23 98.26 98.29 98.36 98.36 98.39 98.45 98.36 98.42 98.42 98.43 98.43

4 100.00 99.88 97.70 98.14 98.19 98.20 98.25 98.28 98.33 98.31 98.34 98.36 98.42 98.39

6 100.00 99.54 96.93 97.20 97.46 97.74 97.85 98.00 98.07 98.16 97.73 98.23 98.29 98.26

9 100.00 99.37 96.85 97.20 97.30 97.70 98.00 97.89 97.93 97.96 98.03 98.03 98.05 98.07

11 100.00 99.23 96.73 97.00 97.07 97.19 97.49 97.62 97.63 97.64 97.64 97.66 97.70 97.50

L / -(-/ N & -!(-/! O! &! &!(& -!(- -/2- -/!2-/ Ed

0 0.984 0.095 29.869 0.986 0.091 28.669 0.960 1.000 1.552 0.077 0.050

2 0.982 0.102 31.880 0.986 0.092 28.830 0.904 1.002 1.767 0.123 0.070

4 0.977 0.116 36.431 0.985 0.093 29.287 0.804 1.007 2.305 0.115 0.050

6 0.969 0.134 42.104 0.987 0.087 27.132 0.644 1.014 3.073 0.461 0.150

9 0.968 0.136 42.630 0.987 0.087 27.400 0.643 1.013 3.150 0.630 0.200

11 0.967 0.139 43.409 0.983 0.101 31.653 0.729 1.008 3.265 0.768 0.235

Difusor Subsónico de !


9/12

Dist. Desde el borde de Entr.#mm$

! !=


10/12

,. !onclusiones

♦ "os resultados obtenidos nos muestran una aproximación de lo )ue es el comportamiento del flujo

en el difusor subsónico a diferentes aperturas de ángulos, obteniendo resultados no muy precisos

por la inexactitud de los instrumentos y la toma de datos, además de las pérdidas )ue se presentan,

las gráficas obtenidas del grado de disminución de la velocidad y el grado de elevación de presión

en función del ángulo, nos muestran aproximadamente la tendencia de estas curvas comparadas con

las curvas teóricas, observándose una semejan+a aproximada, debida a los errores y pérdidas antes

mencionadas.

♦ 5nali+ando los resultados obtenidos y las gráficas reali+adas observamos )ue para los diferentes

ángulos de apertura del difusor subsónico obtenemos puntos distintos donde ocurre el

desprendimiento del flujo, asi como podemos observar en cada una de las gráficas del grado de

elevación de presión local para los diferentes ángulos, la distancia de dico desprendimiento, a

partir de la entrada del flujo, va en disminución7 asi tenemos4

2 -ara α C /0 4 prácticamente el desprendimiento es nulo.

2 -ara α C !0 4 aproximadamente a > mm.

2 -ara α C =0 4 aproximadamente a !/ mm.

2 -ara α C ?0 4 aproximadamente a > mm.

2 -ara α C 0 4 aproximadamente a A/ mm.

2 -ara α C /0 4 aproximadamente a ?? mm.

♦ Banto los ángulos l9mites como las distancias de desprendimiento del flujo son aproximados debido

a la imprecisión en la toma de datos y lectura de los instrumentos de medida en la ejecución de la

experiencia, además de las pérdidas )ue se presentan en los ductos de entrada.

Difusor Subsónico / de !


11/12

-. 'pndices

"aboratorio Pnteractivo con Solid&ors y FloQors, para !/

Difusor Subsónico de !


12/12

Rraficas

Difusor Subsónico ! de !

LL.SLDASM [Tunel (1 )]

30

30.5

31

31.5

32

32.5

33

33.5

0 0.1 0.2 0.3 0. 0.5 0.!

Tr avels

"" A#er$%e &eloci'1

LL.SLDASM [T unel (1 )]

1*11

20000

0000

!0000

+0000

100000

120000

0 0.1 0.2 0.3 0. 0.5 0.!

Travels

"" A#er$%e S'$'ic , ressure1

laboratorio n0 1_difusor subsónico ojo

Documents