Coeficiente de descarga

En una boquilla u otra constricción, el coeficiente de descarga (también conocido como coeficiente de descarga o coeficiente de eflujo ) es la relación entre la descarga real y la descarga ideal, ^[1] es decir, la relación entre el caudal másico en el extremo de descarga de la boquilla a la de una boquilla ideal que expande un fluido de trabajo idéntico desde las mismas condiciones iniciales hasta las mismas presiones de salida.

Matemáticamente, el coeficiente de descarga puede estar relacionado con el caudal másico de un fluido a través de un tubo recto de área de sección transversal constante a través de lo siguiente:

${\displaystyle C_{\text{d}}={\frac {\dot {m}}{\rho {\dot {V}}}}={\frac {\dot {m}}{\rho Au}}={\frac {\dot {m}}{\rho A{\sqrt {\frac {2\Delta P}{\rho }}}}}={\frac {\dot {m}}{A{\sqrt {2\rho \Delta P}}}}}$

${\displaystyle C_{\text{d}}={\frac {Q_{\text{exp}}}{Q_{\text{ideal}}}}}$

Dónde:

${\displaystyle C_{\text{d}}}$, coeficiente de descarga a través de la constricción (adimensional).

${\displaystyle {\dot {m}}}$, caudal másico de fluido a través de la constricción (masa por tiempo).

${\displaystyle \rho }$, densidad del fluido (masa por volumen).

${\displaystyle {\dot {V}}}$, caudal volumétrico de fluido a través de la constricción (volumen por tiempo).

${\displaystyle A}$, área de la sección transversal de restricción del flujo (área).

${\displaystyle u}$, velocidad del fluido a través de la constricción (longitud por tiempo).

${\displaystyle \Delta P}$, caída de presión a través de la constricción (fuerza por área).

Este parámetro es útil para determinar las pérdidas irrecuperables asociadas con un determinado equipo (constricción) en un sistema de fluidos, o la "resistencia" que ese equipo impone al flujo.

Esta resistencia al flujo, a menudo expresada como un parámetro adimensional, está relacionada con el coeficiente de descarga mediante la ecuación: ${\displaystyle k}$

${\displaystyle k={\frac {1}{C_{\text{d}}^{2}}}}$

que se puede obtener sustituyendo en la ecuación antes mencionada por la resistencia, , multiplicada por la presión dinámica del fluido, . ${\displaystyle \Delta P}$ ${\displaystyle k}$ ${\displaystyle q}$

Un ejemplo de flujo en canal abierto

Debido al complejo comportamiento de los fluidos alrededor de algunas de las estructuras, como orificios, compuertas y vertederos, etc., se hacen algunas suposiciones para el análisis teórico de la relación etapa-descarga. Por ejemplo, en el caso de las compuertas, la presión en la apertura de la compuerta no es hidrostática, lo que es difícil de modelar; sin embargo, se sabe que la presión en la compuerta es muy pequeña. Por lo tanto, los ingenieros suponen que la presión es cero en la apertura de la compuerta y se obtiene la siguiente ecuación para la descarga:

${\displaystyle Q=A_{0}{\sqrt {2gH_{1}}}}$

dónde:

Q, alta

${\displaystyle A_{0}}$, área de flujo

g, aceleración debida a la gravedad

${\displaystyle H_{1}}$, dirígete aguas arriba de la puerta

Sin embargo, la presión en realidad no es cero en la compuerta; por lo tanto, el coeficiente de descarga, C _d, se utiliza de la siguiente manera:

${\displaystyle Q=C_{\text{d}}A_{0}{\sqrt {2gH_{1}}}}$

Ver también

• Coeficiente de flujo
• Placa de orificio

Referencias

1. Sam Mannan, Frank P. Lee, Prevención de pérdidas en las industrias de procesos de Lee: identificación, evaluación y control de peligros , volumen 1, Elsevier Butterworth Heinemann, 2005. ISBN  978-0750678575 . (Libros de Google)

enlaces externos

• Asfixia del flujo masivo, Nancy Hall, 6 de abril de 2018