procedo de la instalación de un cilindro neumático, para su control de velocidadDescripción completa
tecnología de gestión logística
Teorema de Gauss y un caso de aplicación, el cilindro infinito con carga superficial.Descripción completa
Descripción: 1
SECUENCIA AUTOMÁTICA Y DEFINIDA DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO
Esfuerzos alrededor de una excavaciónDescripción completa
Descripción completa
Calcular el coeficiente de resistencia al avance de un cilindro mediante la integración de los coeficientes de presión en diversos pontos del perímetro de la sección transversal media.
• • • • • •
Túnel de presión total modelo TE-44 Manómetro de 36 columnas Cilindro de 3” de diámetro x 18” long. Mangueras de conexión. Tubo pitot. Balanza aerodinámica.
INICIALES
FINALES
PROMEDIO
TEMPERATURA AMBIENTE
25.°c
27°c
26
PRESION BAROMETRICA
591.56mmHg
596mmHg
593.78mmHg
HUMEDAD RELATIVA
75
76
75.5
A partir de los valores promedios calculamos calculamos la densidad del aire dentro del laboratorio.
PRESIÓN BAROMÉTRICA CORREGIDA: p. corregida= P. barometrica1+0.0000184T barometrica1+0.0000184T.ambiente1°c1+ .ambiente1°c1+0.0001818T.am 0.0001818T.ambiente1°c biente1°c
p. corregida= 593.78mmHg1+0.000018426°c1°c1+0.000181826°c1°c
596.8707mmHg
=
PRESIÓN DE SATURACIÓN Utilizando ps=2.685+3.537x10-3(T2.245) Donde ps=presió de saturación(lb/ft2) T=temperatura ambiente(°F) T= 9526°c+32=78.8°F
P. saturación=2.685+3.537x10-378.82.245=66.708058lb fft2 Para
CON LA SIGUIENTE FORMULA OBTENEMOS LA PRESIÓN BAROMÉTRICA CORREGIDA
pz=Pz-0.3779 PvgRt Pz= presión barométrica (corregida) ( kgm2) Pv=presión de vapor (kgm2) R=constante del aire=29.256(m°k) T= temperatura ambiente (°k) pz= densidad del aire en el laboratorio(UTM/m3)
2.- Medición de la presión local alrededor del cilindro y determinación del coeficiente de resistencia al avance por distribución de presiones Ajustar la presión diferencial de referencia (PDR) al valor máximo posible (compuertas totalmente abiertas). Accionar el túnel de viento y registrar los valores de presión total y presión estática para determinar la presión dinámica. Medir la presión local registrando los valores en la tabla siguiente, determinar el coeficiente de presión local y obtener el producto (1/2) Cp COSθ
VALORES DEPRESION EN mm H2O
PT
9.4
PE
-1.8
q=PT-PE
9.4-(-1.8)=11.2
ANGULO θ
PL mmH2O
Cp
(1/2) CpCOSθ
0
4.7
0.57142857
0.285714286
10
4.45
0.54910714
0.274553571
20
3.25
0.44196429
0.207655291
30
1.4
0.27678571
0.119851728
40
-0.6
0.09821429
0.037618255
50
-2.8
-0.09821429
-0.031565464
60
-4.7
-0.26785714
-0.066964285
70
-5.8
-0.36607143
-0.062601901
80
-6
-0.38392857
-0.033334248
90
-5.4
-0.33035714
0
100
-4.7
-0.26785714
0.023256452
110
-3.7
-0.17857143
0.030537513
120
-3.4
-0.15178571
0.037946427
130
-3.2
-0.13392857
0.043043812
140
-3.1
-0.125
0.047877777
150
-3.1
-0.125
0.047877777
160
-3.2
-0.13392857
0.043043812
170
-3.2
-0.13392857
0.043043812
180
-3.1
-0.125
0.047877777
190
-3.2
-0.13392857
0.043043812
200
-3.2
-0.13392857
0.043043812
210
-3.1
-0.125
0.047877777
220
-3.1
-0.125
0.047877777
230
-3.2
-0.13392857
0.043043812
240
-3.4
-0.15178571
0.037946427
250
-3.9
-0.19642857
0.033591263
260
-5.2
-0.3125
0.027132527
270
-5.9
-0.375
0
280
-6.1
-0.39285714
-0.034109463
290
-6
-0.38392857
-0.0656556552
300
-4.8
-0.27678571
-0.069196427
310
-2.9
-0.10714286
-0.034435051
320
-0.7
0.08928571
0.034198411
330
1.3
0.26785714
0.115985543
340
3.1
0.42857143
0.201362705
350
4.2
0.52678571
0.263392857
360
4.8
0.58035714
0.290178571
Para el cálculo de Cp.
Cp=P-P∞q∞
Donde P=Presión Local = de cada ángulo
P∞= Presión Estática =-1.7 mmH2O q∞= Presión Dinámica. =11.2mmH2O Con los datos de la tabla siguiente calcular el número de Reynolds ( RE(ρVLμ) al que se efectuó la medición de la distribución de presiones.
Re=0.917428995kgm315.50479123ms0.0762m1.7864X10-5Kgm∙s= 60675067912 LEY POTENCIAL PARA LOS GASES
μμ0=TT0n
De donde:
AIRE N=0.7
μ0=1.8X10-5 Kgm∙s
μ=TT0n∙μ0
T0=20°C=293.15°K T=26°C=299°K
μ=299°K293°K0.7∙1.8X10-5 Kgm∙s μ=1.8257X10-5Kgm∙s
1.7864X10-5Kgmm*s*1UTM9.8Kgm=1.862x10-6UTMm*s VELOCIDAD DEL VIENTO
V=2qρ
Donde: V=velocidad
del aire ms.
q=presión dinamica (Nm2). ρ=densidad del fluido aire. La densidad del aire es de 0.917428995kgm3 La presión dinámica es de 11.2 mmH2O ó 109.8344nm2
V=2qρ=2*109.8344 Nm20.917428995kgm3=15.47383487ms
Velocidad del viento Longitud de referencia Viscosidad del aire a la temperatura
15.47383487 m/s .0762m 1.82x10-6UTM/(m*s)
ambiente promedio.
Re
60675067912
Con los datos obtenidos realizar la grafica polar de la distribución de presiones alrededor del cilindro, en donde la magnitud del radio vector será el valor del coeficiente de presión para cada grado indicando el coeficiente de Reynolds para el que es válida.
Determinar el coeficiente de resistencia al avance por distribución de presiones utilizando un método de integración aproximada, se sugiere el método de Simpson, considerando: 1202πCPCOSθdθ ≈∆X3n=036fθ0+4fθ1+2fθ2+4fθ3+ …+4fθn-1+fθn Si
fθ=12CPCOSθ
∆X=10°=0.1745 rad CDPR=0.17453n=03612CPCOSθ0+412CPCOSθ1+212CPCOSθ+4fθ3+
Coeficiente de resistencia al avance por distribución de presiones: CDPR= 0.319319606 1.-Obtención del coeficiente de resistencia al avance
total y del
coeficiente de resistencia al avance por fricción del cilindro. Medir con la balanza aerodinámica a la resistencia al avance del cilindro sin variar la velocidad del viento con la que se trabajo, y utilizando la ecuación de resistencia al avance sustituir los valores ya conocidos de velocidad, densidad y superficie (s=diámetro x longitud) para obtener; CDTOT=D/0.5ρV2S Resistencia al avance medida D= 16.4 N= 1.67Kg ∴ CDTOT=4.287
CDTOT=D0.5ρV2S CDTOT=16.40.50.917428995kgm315.47383487ms20.03483m2= 4.287 El coeficiente de resistencia al avance por fricción se obtiene de la diferencia entre el coeficiente de resistencia al avance total y el coeficiente de resistencia al avance por distribución de presiones: CDFRICC=CDTOT-CDPR
CDFRICC=4.287- 0.319319606=3.967680
Cuestionario.
1.-Describa el comportamiento del coeficiente de resistencia al avance del cilindro en función del número de Reynolds. Al realizar el calculo necesario para obtener el numero de Reynolds observamos que este valor es muy grande, por lo tanto pertenece a un flujo turbulento, observamos que al incrementar la turbulencia el coeficiente de arrastre disminuye debido a la menor fricción en la piel de nuestro cilindro y esto es de gran importancia en los deportes como son el golf, béisbol y otros, para que la pelota alcance mayor distancia con la menor fuerza posible.
2.-Si se realiza la integración exacta de la ecuación CD=02πCPCOSθdθ se obtiene Cd=0, ¿Cómo explica usted esto?
Debido a que esta integral la utilizamos para calcular el coeficiente de resistencia al avance de un cilindro pero creemos que el flujo es constante atreves de todo el cilindro, y despreciamos el desprendimiento de la capa limite, es por eso que nuestra integral describe este caso ideal en donde supuestamente tenemos 2 puntos de estancamiento. Flujo muy lento casi ideal
flujo real Cd≠0
Cd≈0
3.-Explique como influye la rugosidad de la
superficie del cilindro en su
coeficiente de resistencia al avance por distribución de presión. Influye mucho ya que al tener rugosidades estas generan cambios en la forma de la capa limite y esta es la responsable de la diferencia de presiones, es decir hace que la distribución de presiones alrededor de cierto perfil cambien en ciertos puntos y esto genera cambios que pueden ser perjudiciales. 4.-En un experimento se determinó un valor de Cp=0.55 en un punto situado en la superficie de un cilindro. La velocidad de la corriente libre es igual a 44 m/s. Calcular el valor de la velocidad local. Si tenemos que
