Mecnica de fluidos TEMA 2 IMPULSIN DE FLUIDOS

Mecánica de fluidos TEMA 2 IMPULSIÓN DE FLUIDOS COMPRESIBLES Autores: I. Martin; R. Salcedo This work is licensed under the Creative Commons Attribution-Non. Commercial-No. Derivs 3. 0 Unported License. To view a copy of this license, visit http: //creativecommons. org/licenses/by-nc-nd/3. 0/ or send a letter to Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA.

�Equipos de impulsión de gases �Ventiladores (Q ↑↑↑, DP ~ cm H 2 O) �Soplantes (DP de hasta ~ 2 bar) �Compresores (DP a partir de ~ 2 bar)

Descarga PMS Carrera PD Vh Volumen de embolada cilindrada PA Admisión PMI

PMI Descarga Carrera Volumen muerto PD PA Admisión Vh Volumen de embolada cilindrada PMI

p 2 a ne Lí p. D de ión es pr m co 1 V 2 p. A V 1 V Descarga PD PA Admisión PMS PMI

p p 2 3 Línea de descarga 2 a ne Lí p. D de ión es pr m co 1 V 2 V 3 p. A V 1 V Descarga PD PA Admisión PMS PMI

p 3 p 2 Línea de descarga 2 a a Re-exp ne Lí p. D de pr m co p 4 V 3 V 4 1 ión es nsión 4 V 2 p. A V 1 V Descarga PD PA Admisión PMS PMI

p 3 p 2 Línea de descarga 2 a a Re-exp ne Lí p. D DIAGRAMA INDICADOR de 4 p 4 Línea de admisión V 2 V 4 V 3 1 ión es nsión pr m co W p. A V 1 V Descarga PD PA Admisión PMS PMI

Diagrama convencional indicador Idealidad de válvulas: Presiones de admisión y descarga constantes • P 2 = P 3 = P D • P 4 = P 1 = P A p 3 p 2 Línea de descarga 2 a 1 ión es pr m co W de nsión a Re-exp ne Lí p. D 4 p. A Línea de admisión V

Diagrama convencional indicador Idealidad de válvulas y rozamiento del pistón: Presiones de admisión y descarga constantes • P 2 = P 3 = P D • P 4 = P 1 = P A p 3 p 2 Línea de descarga 2 a 1 ión es pr m co W de nsión a Re-exp ne Lí p. D 4 p. A Línea de admisión V

Diagrama convencional indicador Idealidad de válvulas y rozamiento del pistón: Presiones de admisión y descarga constantes • P 2 = P 3 = P D • P 4 = P 1 = P A p 3 Línea de descarga 2 a 1 ión es pr m co W de nsión a Re-exp ne Lí p. D 4 p. A Línea de admisión V

p p 2 2 3 4 p. D 1 p. A V

En Compresión: Masa descargada y Masa Residual Volumen Muerto MD + M R En Re-expansión: Masa Residual del Volumen Muerto MR p 2 3 4 0, si volumen muerto nulo p. D 1 p. A V

Equivalente a la no existencia de volumen muerto para energía compresión p 3 4 2 p. D 1 p. A n

FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES Gas ideal Cp y g constante Procesos reversibles -Isoterma: Compresión TA constante (p. A·V 1 = p. D·V 2 = cte) p TA p. D Wci isotermo p. A n

FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES Gas ideal Cp y g constante Procesos reversibles -Isoterma: Compresión TA constante (p. A·V 1 = p. D·V 2 = cte) - Isoentrópica: Compresión adiabáticamente reversible (p. A·V 1 g = p. D·V 2 g = cte) g TA P·n =cte p p. D Wci isotermo p. A Wci adiabático n

p g TAP·n =cte Wci adiabático p. D p. A n Si se aplica Bernoulli aun sistema isoentrópico Si se aplica un balance de energía a un sistema isoentrópico

p g TAP·n =cte Wci adiabático p. D p. A n ¿Y si el proceso es adiabático irreversible? Ds > 0

COMPRESIÓN POLITROPICA Con refrigeración del cilindro p·nn =cte; 1<n<g p g TA P·n =cte p. D p. A n

Potencias y rendimientos � � � Trabajo isotermo, WT Trabajo isoentrópico, Ws Trabajo adiabático irrev. Wad Trabajo politrópico, Wn Trabajo indicado o real, Wi Trabajo total de accionamiento Wa • Rendimiento isoentrópico • Rendimiento mecanico • Rendimiento total

Rendimiento Volumétrico p 2 3 p. D W 1 4 p. A V Volumen real que aspira Volumen que aspiraría si e = 0

Compresión escalonada PA, TA PD 1, TD 1 PD 1, TA PD 2, TD 2 P D, T D PD 2, TA PD 3, TD 3 PD 3, TA PD, TD 4

TA p p. D W etapa 4 p. D 3 W etapa 3 p. D 2 W etapa 2 p. D 1 W etapa 1 p. A n

Ventiladores, Soplantes y Compresores • Ventiladores: DP ~ 100 cm H 2 O • Soplante: DP ~ 2 -4 bar • Compresor: DP > 2 -4 bar APENAS COMPRIME EL GAS TRATAMIENTO INCOMPRESIBLE

Ventiladores centrífugos axial

Soplantes • Desplazamiento positivo * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) *anillo líquido

Soplantes • Desplazamiento positivo * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) *anillo líquido

Soplantes • Desplazamiento positivo * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) *anillo líquido

Soplantes • Desplazamiento positivo * axiales (multietapas) *centrífugos (1 etapa) Para hacer vacío *anillo líquido

Compresores • Alternativos *centrífugos (varias etapas) turbocompresores * rotativos

Compresores • Alternativos *centrífugos (varias etapas) turbocompresores * rotativos

Compresores • Alternativos entrada *centrífugos (varias etapas) turbocompresores salida * rotativos

Compresores • Alternativos *centrífugos (varias etapas) turbocompresores Velocidad de giro variable Sistema Inverter * rotativos

P 1>P 3>P 2 Eyectores El flujo secundario es arrastrado subsónico P 2 Se mezclan supersónico P 3 P 1 SHOCK La boquilla primaria se comporta como una conducción convergente divergente: • Subsonico en la zona convergente • Sonico (M=1) en la garganta • Supersonico en la zona divergente

Eyectores