Análise de bocais: variações no número de Mach e na pressão ao longo de um bocal convergente e convergente-divergente

Nesta demonstração, foi utilizada uma plataforma de teste de bocal, que consistia em uma fonte de ar comprimido que canaliza o ar de alta pressão através dos bocais que estão sendo testados, como mostrado na Figura 5. A pressão de fluxo varia de 0 a 120 psi e é controlada usando uma válvula mecânica. Enquanto as pressões são medidas usando um sensor externo, as taxas de fluxo de massa no bocal são medidas por um par de rotametros colocados logo antes do escape da plataforma de teste do bocal.

Figura 5. Plataforma de teste de bocal. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

1. Medir a pressão axial em bicos convergentes e convergentes

1. Monte o bocal convergente no centro da plataforma de teste do bocal, como mostrado na Figura 5. A seção 2D para o bocal convergente com etiquetas para as torneiras de pressão são mostradas na Figura 6.

Figura 6. Geometria do bico convergente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Conecte as 10 portas de pressão estática e a porta de pressão de estagnação ao sistema de medição de pressão usando tubos de PVC flexíveis e de alta pressão.
3. Conecte o sistema de medição de pressão à interface de software gráfico para leitura de dados de pressão em tempo real.
4. Faça a leitura da condição zero/sem fluxo.
5. Abra a válvula mecânica de controle de fluxo para iniciar o fluxo de ar.
6. Gire a válvula para ajustar a taxa de fluxo para obter uma relação de pressão traseira (p_B/p_O) de 0,9. Observe que a pressão traseira para os bicos convergentes e convergentes correspondem à leitura de dados de pressão da porta 10.
7. Regissuário os dados correspondentes à Tabela 1.
8. Diminua a relação de pressão traseira em etapas de 0,1 até p_B/p_O = 0,1 repetindo a etapa 7 para cada ajuste. Além disso, repita o passo 7 para um p_B/p_O = 0,5283 para capturar dados de fluxo na condição de fluxo engasgado teórico.
9. Substitua o bocal convergente pelo bocal convergente e repita as etapas 1.2 - 1.8. A seção 2D para o bocal convergente com etiquetas para as torneiras de pressão são mostradas na Figura 7.
10. Após a conclusão dos testes, desconecte todos os sistemas e desmonte a plataforma de teste do bocal.

Figura 7. Geometria do bico convergente divergente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Tabela 1. Dados coletados para o experimento do bocal.

Número de toque	Posição axial de torneira (in)	Relação de área do bocal (A/Ai)	Pestática (psi)	Po (psi)	Missa Vazão (lesmas/s)	Patm (psi)	To (°F)
Figura 6/7	Tabela 2	Tabela 2	Pressão do medidor	Medida pressão	Rotametro	Pressão do medidor	Sensor de temperatura

Tabela 2. Dados de geometria do bocal.

Número de toque	Bico convergente		Bico convergente-divergente
	Posição axial de torneira (in)	Relação de área do bocal (A/Ai)	Posição axial de torneira (in)	Relação de área do bocal (A/Ai)
1	0	60.14	0	60.14
2	1	51.379	4.5	6.093
3	2	35.914	6.5	1
4	3	23.218	6.9075	1.053
5	4	13.275	7.3795	1.222
6	5	6.094	7.8515	1.403
7	5.5	3.54	8.3235	1.595
8	6	1.672	8.7955	1.802
9	6.5	1	9.2675	2.02
10	7	60.041	9.5	60.041