Practica 3

“Practica 3 Distribución de Presión alrededor de un cilindro”

PROFR: ING. ANTONIO MEDRANO MEJÍA

ALUMNOS:

PONCE BRAVO DIEGO ALAN

SANTOS BENAVIDES IVÁN

OBJETIVO:

Calcular el coeficiente de resistencia al avance de un cilindro mediante la integración de los coeficientes de presión en diversos puntos del perímetro de la sección transversal media.

MATERIALES Y EQUIPO:

Túnel de presión total modelo TE-44

Manómetro de columnas

Cilindro de 3” de diámetro x 18 de” de longitud

Mangueras de conexión

Tubo pitot

Balanza aerodinámica

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

Se denomina resistencia aerodinámica, o simplemente resistencia, a la fuerza que sufre un cuerpo al moverse a través de un fluido en nuestro caso aire, en particular a la componente de esa fuerza en la dirección de la velocidad relativa del cuerpo respecto del medio. La resistencia es siempre de sentido opuesto al de dicha velocidad, por lo que habitualmente se dice de ella que, de forma análoga a la de fricción, es la fuerza que se opone al avance de un cuerpo a través del aire.

La resistencia al avance total es la suma de la resistencia generada por el extradós más la resistencia generada por el intradós

dD= dDe +dDi

dD= -PedSesenθ +PidSisenθ

El coeficiente de presión es un número adimensional que describe la presión relativa a través de un campo de flujo en dinámica de fluidos. El coeficiente de presión es usado en aerodinámica e hidrodinámica. Cualquier punto inmerso en el flujo de un fluido tiene su propio y único coeficiente de presión, Cp.

El coeficiente de presión es un número adimensional definido por la siguiente relación:

C_p= (P_l-P_E)/q

Desarrollo.1. Determinación de las condiciones ambientales.

a) Se deberán de efectuar las lecturas de los instrumentos (barómetro, higrómetro y termómetro) antes de iniciar y al finalizar los experimentos, anotando los valores en la tabla siguiente

Iniciales Finales Promedio

Temperatura ambiente (°C) 21.5 20.9 21.2

Presión barométrica (Pa) 589.3 589.4 589.35

Humedad relativa (%) 62 62 62

b) Con los valores promedio obtenidos se deberá calcular la densidad del aire en el laboratorio.

Calcular presión barométrica corregida:

Pzcorregida =589.35 mmHg ( [ 1 +(0.0000184 1/(°c) (21.2 °c)) ])/([ 1 +(0.0001818 1/(°c) (21.2 °c)) ])= 587.31mmHg

1mmHg = 13.57000017kg_f/m^2

Pz= 587.31 mmHg =7969.7968kg_f/m^2

Calcular presión de saturación.

T°F= 1.8*(21.2)+32= 70.16 ° F

Ps= 2.685 + 3.537 x 10 -3 *( (70.16)(2.245))= 52.01 lbd/ft2

1 lb/ft2 = 4.8824 kg/m2

52.01 lb/ft2 = X

Ps= 253.93 Kgf/m2

Calcular la presión de vapor

Pv=HrPs

Pv= (.62) * (253.93 Kgf/m2) = 157.43Kgf/m2

21.2°C+273.15=294.35K

Calcular la densidad

ρz=(Pz-0.3779Pv)/gRT

ρz=(7969.7968 kg_f/m^2 -0.3779(161.62 kg_f/m^2 ))/(9.81 m/s^2 (29.256 m/K)(294.35K))

1 UTM=9.81kg

ρz=0.09363 UTM/m^3 =.9185103 kg/m^3

Presiones Presiones leídas (mm H2O) Presiones corregidas (mm H2O)

PE 17.2 8.6

PT 24.8 12.4

Q 7.6 3.8

Para obtener el Coeficiente de presión local se utiliza la formula

C_p= (P_L-P_E)/q

Ángulo Presión Local PL (Corregida) Cp (1/2)CpCosƟ

(Ɵ) PL (mmH2O) mmH2O

0 15.40 7.7 -0.236842105 -0.11842105

10 16.80 8.4 -0.052631579 0.02208083

20 19.80 9.9 0.342105263 0.069803511

30 24.20 12.1 0.921052632 0.071036852

40 28.40 14.2 1.473684211 -0.49142805

50 34.40 17.2 2.263157895 1.091935243

60 38.40 19.2 2.789473684 -1.32836547

70 40.60 20.3 3.078947368 0.974978247

80 41.00 20.5 3.131578947 -0.17284318

90 41.00 20.5 3.131578947 -0.70158895

100 38.40 19.2 2.789473684 1.202707901

110 31.20 15.6 1.842105263 -0.92015075

120 28.40 14.2 1.473684211 0.59992282

130 27.80 13.9 1.394736842 -0.25613738

140 27.60 13.8 1.368421053 -0.13534613

150 27.60 13.8 1.368421053 0.478434762

160 27.60 13.8 1.368421053 -0.66753585

170 27.40 13.7 1.342105263 0.629443847

180 27.40 13.7 1.342105263 -0.4015982

190 27.60 13.8 1.368421053 0.04536785

200 27.60 13.8 1.368421053 0.333338936

210 27.60 13.8 1.368421053 -0.60475827

220 27.60 13.8 1.368421053 0.681531959

230 27.80 13.9 1.394736842 -0.54931428

240 28.80 14.4 1.526315789 0.248622575

250 32.60 16.3 2.026315789 0.244159204

260 39.40 19.7 2.921052632 -1.06646778

270 41.00 20.5 3.131578947 1.541334896

280 41.40 20.7 3.184210526 -1.46750644

290 41.20 20.6 3.157894737 0.888045674

300 37.60 18.8 2.684210526 -0.02965599

310 32.60 16.3 2.026315789 -0.53226011

320 27.40 13.7 1.342105263 0.606433694

330 22.40 11.2 0.684210526 -0.33909433

340 18.40 9.2 0.157894737 0.059973814

350 16.00 8 -0.157894737 0.022392101

360 15.60 7.8 -0.210526316 0.02986222

Con los datos de la tabla siguiente calcular el número de Reynolds (Re = pVL/u) al que se efectuó la medición de la distribución de presiones.

Calculo de la velocidad del viento

VELOCIDAD DEL VIENTO =√((2q )/ρ_z )=√((2(3.8) )/(0.09363 UTM/m^3 ))= 9.009 m/s

Determinación de la longitud del cilindro

L=3 in ((2.54 cm )/(1 in))((1 m )/(100 cm))= 0.0762 m

Calculo de la viscosidad del aire a las condiciones ambientales del laboratorio

Tomando como referencia la temperatura a nivel de mar de 18 ° c

μ/μ_0 = (〖( T/T_0 )〗^(3/2)*(T_0+s))/(T+s)

μ =(1.8 x 〖10〗^(-5) Kg/ms)* ((292.4k/291.15k)^(3/2)*(291.15k+110k))/(292.4k+110k)

=1.805976897 x 〖10〗^(-5) Kg/ms= 1.840955043 x 〖10〗^(-6) UTM/ms

Velocidad del viento (m/s) 9.009

Longitud de referencia

(diametro cilindro m) 0.0762 m

Viscosidad del aire a la temp. ambiente promedio (UTM/ms) 1.8x10-5 kgm/s

RE 34779.0556

Aplicando la fórmula para obtener el número de Reynolds se obtuvo:

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