Questo apparato dimostra i principi della termodinamica e della meccanica dei fluidi durante l'espansione adiabatica dell'aria attraverso ugelli subsonici e supersonici. Include:
- Ugelli Laval convergenti
- Ugelli convergenti/divergenti intercambiabili
- Ugelli convergenti/paralleli
Struttura e Funzionamento
L'apparato si collega a un compressore (opzionale) o a una fornitura di aria compressa pulita e secca. Dimostra le proprietà termodinamiche e fluidodinamiche del flusso d'aria subsonico e supersonico.
Caratteristiche principali:
- Cassa a pressione con coperchio rimovibile e meccanismo di traslazione dell'ugello
- Piano di lavoro utile
- Regolatore di pressione per mantenere la pressione di ingresso, con manometro analogico di riferimento
- Tre ugelli intercambiabili in ottone, profilati e lucidati, che si adattano al meccanismo di traslazione
- Telaio portastrumenti con indicatori digitali di pressione e temperatura
Funzionamento del Flusso d'Aria
L'aria compressa passa attraverso il regolatore di pressione e una valvola di isolamento, entrando nella cassa di pressione. L'aria fluisce verticalmente attraverso l'ugello e una valvola di precisione a valle, stabilizzandosi mentre scorre lungo un tubo orizzontale, attraverso un orifizio e infine nell'atmosfera.
I display di temperatura e pressione misurano accuratamente le condizioni in punti chiave dell'apparato, consentendo agli studenti di determinare il flusso di massa complessivo.
Per migliorare la visibilità e la praticità ingegneristica, l'indicatore analogico mostra anche la pressione nel torace.
Misurazione della Pressione
Una sonda in acciaio inox, montata su una traversa verticale regolabile manualmente, misura la distribuzione della pressione lungo l'asse dell'ugello. Un indicatore digitale mostra la posizione della sonda. Il meccanismo di traversa include un puntatore e un supporto per un "mimetico" di ciascun ugello, facilitando la visualizzazione della posizione della sonda.
Il telaio dello strumento offre spazio per l'unità di interfaccia VDAS® opzionale, che consente l'acquisizione di dati in tempo reale, il monitoraggio, la visualizzazione, il calcolo e la creazione di grafici su un computer compatibile (computer non incluso).
Argomenti Trattati
- La relazione tra rapporto di pressione e portata per ugelli Laval convergenti e convergenti/divergenti
- Il profilo di pressione negli ugelli convergenti/divergenti a vari rapporti di pressione
- Studio dell'espansione con attrito in un passaggio parallelo ad alte velocità subsoniche
- Crescita dello strato limite in condizioni subsoniche e supersoniche
- Il fenomeno del flusso strozzato corrispondente alla velocità del suono in corrispondenza della gola di un ugello
Questo apparato fornisce un'importante opportunità per l'analisi e la comprensione delle dinamiche dei fluidi e dei principi termodinamici in applicazioni pratiche.