Estudio experimental de la resistencia aerodinámica de un ducto rectangular con

RETORNO

MEC16 Artículo Aceptado por Refereo

9º CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Y DE SISTEMAS Noviembre 13-17, 2006; México, D.F.

Estudio experimental de la resistencia aerodinámica de un ducto rectangular con cambio de secciones asimétrico.
O. Morales Contreras1, G. Polupan1, Ye. Pysmennyy2, G. Tolentino Eslava1, R. Tolentino Eslava1, J. Abugaber Francis1, H. MartinezLaloth1.
Departamento de Ingeniería Mecánica, SEPI ESIME Zacatenco, IPN, México D.F., México Teléfono (55) 5729 6000 Ext. 54783, Fax (55) 5729 6000 Ext. 54754, E-mail: gpolupan@ipn.mx 2 Universidad Técnica Nacional de Ucrania, Kyiv, Ucrania
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Resumen. En este trabajo se presenta el estudio experimental de la caída de presión en un ducto rectangular con cambio de sección asimétrica (expansión)al fluir aire. Para llevar a cabo el estudio experimental se diseño y construyo una zona de pruebas constituida por un ducto rectangular con relaciones de expansión de ¼, ½, y ¾. El estudio de caída de presión se realizo para números de Reynolds comprendidos entre 10100 a 152000. Los valores promedio para el coeficiente de caída de presión por expansión asimétrica obtenidos fueron de 0.87, 0.42 y0.23 para las relaciones de expansión de ¼, ½, y ¾ respectivamente en rangos de números de Reynolds entre 10100 a 152000. Palabras clave – caída de presión, cambio de sección asimétrica, ducto rectangular Abstract. In this work the experimental study of the pressure drop of airflow in rectangular channel with asymmetric change of transversal section (expansion) has presented. To carry out theexperimental study a proof zone constituted of rectangular channel with expansion ratios of ¼, ½, and ¾ was design and constructed. The study of pressure drop for Reynolds numbers from 10100 up to 152000 was realised. The average values of pressure drop coefficient for asymmetric expansion of 0.87, 0.42 and 0.23 for expansion ratios ¼, ½, and ¾ respectively in range of Reynolds numbers 10100 and 152000was obtained. Key words – pressure drop, asymmetric change of transversal section, rectangular channel

codos, cambios de sección, etc.) producen fluctuaciones en la velocidad, generación de ruido, pérdida de presión del sistema. Estas pérdidas de presión se conocen como pérdidas menores. La predicción teórica de la magnitud de estas pérdidas es compleja al igual que el fenómeno físico que loorigina, y por tanto, normalmente se usan los datos experimentales. Los datos a menudo se representan en términos de un coeficiente de presión K. En sistemas de tubería de refrigeración o en ductos de suministro de combustible de quemadores rectangulares se encuentran cambios de sección asimétrica lo que produce, caída de presión que debe ser calculada por metodologías para ductos con cambio desección simétrica lo que puede producir un error en el análisis pues las diferentes teorías encontradas difieren en sus resultados de coeficiente de caída de presión. En su estudio en ducto con cambio de sección abrupto Dogruoz [2] describe las diversas regiones del flujo como se ilustra en la figura 1:

I. INTRODUCCIÓN La perdida de presión en largas secciones rectas de tubería se puede calcularusando el factor de presión obtenido con el diagrama de Moody o con la ecuación de Colebrook [1]. Sin embargo, casi todos los sistemas de tuberías contienen más que tubos rectos, estos componentes adicionales (válvulas,

Fig. 1.- Flujo en ducto con cambio abruto de sección [3].

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9º CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Y DE SISTEMASNoviembre 13-17, 2006; México, D.F.

La caída de presión total entre los puntos 1 y 2 es causada por el cambio repentino de la sección en el ducto lo que ocasiona un cambio en la velocidad del flujo [1], y puede ser calculada aplicando la ecuación de momento en la dirección de x entre la entrada (subíndice 1) y la salida (subíndice 2): (1) La ecuación de continuidad entre la entrada y la salida...