Medición experimental de la densidad de la nube de cavitación en un Slit Venturi

Autores/as

  • Alejandro Díaz Martínez Instituto Politécnico Nacional SEPI – ESIME. UP Azcapotzalco, Av. de las Granjas 682, Santa Catarina, Azcapotzalco, 02550 Ciudad de México, México https://orcid.org/0000-0002-3783-8056
  • Jesús Eduardo Rivera López Instituto Politécnico Nacional SEPI – ESIME. UP Azcapotzalco, Av. de las Granjas 682, Santa Catarina, Azcapotzalco, 02550 Ciudad de México, México
  • José Luis Arciniega Martínez Instituto Politécnico Nacional SEPI – ESIME. UP Azcapotzalco, Av. de las Granjas 682, Santa Catarina, Azcapotzalco, 02550 Ciudad de México, México
  • Carlos Alfonso Juárez Navarro Instituto Politécnico Nacional SEPI – ESIME. UP Azcapotzalco, Av. de las Granjas 682, Santa Catarina, Azcapotzalco, 02550 Ciudad de México, México
  • Guadalupe Juliana Gutiérrez Paredes Instituto Politécnico Nacional SEPI – ESIME. UP Azcapotzalco, Av. de las Granjas 682, Santa Catarina, Azcapotzalco, 02550 Ciudad de México, México
  • Gabriela Esmeralda Orozco Durán Instituto Politécnico Nacional, ESIA Zacatenco, Av. Juan de Dios Bátiz s/n, Adolfo López Mateos, Gustavo A. Madero, 07738 Ciudad de México, México

DOI:

https://doi.org/10.37636/recit.v5n4e231

Palabras clave:

Venturi, Cavitación, Número de Thoma, Coeficiente de cavitación, Número de Reynolds

Resumen

En el presente trabajo, se reporta la caracterización experimental de la formación y desarrollo de la nube de cavitación en diferentes temperaturas de líquido 20, 30, 40 y 50 °C. Para ello, se construyó una instalación hidráulica que tiene como elemento principal un tubo Venturi de sección rectangular, con ella, se generaron las condiciones de flujo necesarias para formar la cavitación y medir las propiedades termodinámicas para el cálculo de los números adimensionales de Thoma y Reynolds. El error promedio de sesgo de las mediciones no superó el 1%, por tal razón, se aseguró la buena calidad del cálculo en los números adimensionales de Thoma y Reynolds.  Con los números de Thoma “σ” y Re se caracterizaron las diferentes fases de la nube de cavitación, desde incipiente, cuasi, desarrollada y super cavitación en el rango de temperaturas del experimento, encontrando que el tránsito de la cavitación incipiente a desarrollada es más fácil a temperatura ambiente, ya que, el régimen de flujo aumentará solo 15.82% en comparación con las otras temperaturas. El inicio de la nube de cavitación depende de la viscosidad del fluido, en el intervalo de prueba la variación de la viscosidad fue de 55% por lo que el régimen de flujo será afectado por la viscosidad y por consiguiente en el inicio de la nube de gas. Finalmente, la densidad del fluido en el rango de temperatura de la prueba permaneció constante, ya que no vario más de 1%, por lo que no afectó al régimen de flujo.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Ki-Han Kim et Al., "Advanced Experimental and Numerical Techniques for Cavitation Erosion Prediction", Fluid Mechanics and Its Applications, Volume 106, Springer, 2014. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8539-6 DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-017-8539-6

R.W., Fox, A.T., McDonald "Introduction to Fluid Mechanics", 9th. Edition, Wiley and Sons, USA. 2015 Fox and McDonald's Introduction to Fluid Mechanics, 10th Edition | Wiley

F. M., White, "Fluid Mechanics" 7th. Edition, McGraw-Hill, USA. 2009. Fluid Mechanics (mheducation.com)

S., Hattori, B.H., Sun and F.G., Hammitt, "An application of bubble collapse pulse height spectra to venturi cavitation erosion of 1100-o aluminum", Wear, vol. 103, pp. 119 - 131, 1985. https://doi.org/10.1016/0043-1648(85)90128-0 DOI: https://doi.org/10.1016/0043-1648(85)90128-0

F. Payri, R. Payri, F.J. Salvador, J. Martínez-López, "A contribution to the understanding of cavitation effects in Diesel injector nozzles through a combined experimental and computational investigation", Computers & Fluids vol. 58, pp. 88-101, 2012. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2012.01.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2012.01.005

B., Charrière, J., Decaix, E., Goncalvès., "A comparative study of cavitation models in a Venturi flow", European Journal of Mechanics B/Fluids, vol 49, pp. 287 - 297, 2012. https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2014.10.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2014.10.003

M. Wosnik, R.E.A. Arndt, "Measurements in high void-fraction bubbly wakes created by ventilated supercavitation", J. Fluids Eng., vol 135, 2013. https://doi.org/10.1115/1.4023193 DOI: https://doi.org/10.1115/1.4023193

S.L. Ceccio, "Friction drag reduction of external flows with bubble and gas injection", Ann. Rev. Fluid Mech. vol 42, pp. 183 - 203, 2010. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-121108-145504 DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-121108-145504

J.P, Franc, J.M., Michel, "Fundamentals of Cavitation", Kluwer Academic Publishers, 2004. https://doi.org/10.1007/1-4020-2233-6 DOI: https://doi.org/10.1007/1-4020-2233-6

P. Tomov, S. Khelladi, F. Ravelet, C. Sarraf, F. Bakir, P. Vertenoeuil, "Experimental study of aerated cavitation in a horizontal venturi nozzle", Experimental Thermal and Fluid Science. Vol, 70, pp. 85 - 95, 2016. https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2015.08.018 DOI: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2015.08.018

K., Sato, K., Hachino and Y., Saito, "Inception and Dynamics of Traveling- Bubble-Type Cavitation in a Venturi", Proceedings of Asme FEDSM2003-45322, 2003. https://doi.org/10.1115/FEDSM2003-45322 DOI: https://doi.org/10.1115/FEDSM2003-45322

H. Ghassemi, H. Farshi Fasih, "Application of small size cavitating venturi as flow controller and flow meter", Flow Measurement and Instrumentation, vol. 22, no. 5, pp. 406 - 412, 2011. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2011.05.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2011.05.001

T. A. Bashir, A. G. Soni, A. V. Mahulkar, A. B. Pandit, "The CFD Driven Optimisation of a Modified Venturi for Cavitational Activity", The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 89, pp 1366 - 1375, 2011. https://doi.org/10.1002/cjce.20500 DOI: https://doi.org/10.1002/cjce.20500

X. Long, J. Zhang, J. Wang. M. Xu, Q. Lyu, B. Ji, "Experimental investigation of the global cavitation dynamic behaviour in a venturi tube with special emphasis on the cavity length variation", International Journal of Multiphase Flow, vol. 89, pp. 290 - 298, 2017. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2016.11.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2016.11.004

Esquema instalación experimental

Publicado

2022-10-14

Cómo citar

Díaz Martínez, A., Rivera López, J. E., Arciniega Martínez, J. L., Juárez Navarro, C. A., Gutiérrez Paredes, G. J., & Orozco Durán, G. E. (2022). Medición experimental de la densidad de la nube de cavitación en un Slit Venturi. Revista De Ciencias Tecnológicas, 5(4), e231. https://doi.org/10.37636/recit.v5n4e231

Artículos más leídos del mismo autor/a