Design of a new Venturi system to monitor mass flow with accuracy

Abstract

[ES] El laboratorio de Turbinas Aerotérmicas Experimentales de Purdue tiene el objetivo de medir la eficiencia de la turbina con una incertidumbre sin precedentes. Esta incertidumbre recae en la medida del flujo másico, la cual es sencial ya que cada punto de incertidumbre impacta la eficiencia de la turbina en un punto.

Un Venturi crítico fue seleccionado para monitorizar el flujo másico de la turbina. Para mejorar el montaje y desmontaje del Venturi, un mecanismo fue diseñado para soportar el ensamblaje al completo, tanto dentro como fuera del laboratorio. Además, la disposición de los sensores de presión para evaluar el caudal fue reevaluada en un intento de mejorar la incertidumbre másica. Por ello, la tesis provee un análisis exhaustivo, desde la medida de incertidumbre hasta el diseño y propuesta de construcción de un nuevo sistema a implementar en el laboratorio.

[EN] The Purdue Experimental Turbine Aerothermal Lab aims to measure turbine efficiency with unprecedented accuracy, which rely on precise massflow measurements. This thesis is concerned with the improvement of massflow accuracy. This is essential because each point of massflow uncertainty impacts the efficiency accuracy by one point.

A critical Venturi was selected to monitor the turbine mass flow. In order to improve the assembly and dissassembly a new mechanism was developed to support the entire system, both inside and outside of the test cell. Furthermore, the assembly of pressure measurements was reevaluated in an attempt to improve the massflow uncertainty. The thesis provides therefore a comprehensive analysis from uncertainty, to design, and proposed construction of a novel system to be implemented in the turbine lab.

[CA] El laboratori de Turbines Aerotèrmiques Experimentals de Purdue té l’objectiu de mesurar l’eficiència de la turbina amb una incertesa sense precedents. Aquesta incertesa recau en la mesura del flux màssic, el qual és essencial, ja que cada punt d’incertesa impacta l’eficiència de la turbina en un punt. Un Venturi crític va ser seleccionat per a monitoritzar el flux màssic de la turbina. Per a millorar el muntatge i desmuntatge del Venturi, un mecanisme va ser dissenyat per a suportar l’ensamblatge al complet, tant dins com fora del laboratori. A més, la disposició dels sensors de pressió per a evaluar el caudal va ser reevaluada en un intent de millorar la incertesa màssica. Per això, la tesis realitza un anàlisi exhaustiu, des de la mesura de la incertesa fins el disseny i proposta de construcció d’un nou sistema a implementar en el laboratori.