Dinamica De Gases

• . DINAMICA DE GASES(EXPOSICION EN CLASE) PROFESOR : JAIME FLORES TURNO : 01M INTEGRANTES : NEYRA VILCA ANIBAL VEGA LARREA DAVID ERNESTO QUISPE APACLLA JUAN ZAMBRANO CAMPOS VICTOR

• 2. COMPRESORES MAQUINA NEUMATICA: Para extraer el aire de un recinto cerrado se emplea la máquina neumática, basados en el principio de la neumática se encuentran los Compresores, cuyo finalidad es comprimir el aire del ambiente en un recipiente y expulsarlo luego con una presión para que realice un trabajo efectivo.

• 3. COMPRESORES CLASIFICACION: Entre los principales tipos de compresores de aire, tenemos:a) C. Alternativos: Son de 2 clases - De 1 etapa - De 2 etapas

• 4. COMPRESORESb) C. Rotativo : El funcionamiento de transmisión por viela y manivela ha sido sustituido por un movimiento rotativo, entre los que hay: - C.R de Paletas - C.R de Helicoidales 1

• 5. COMPRESORESc) C. Portátiles

• 6. TURBINA PELTON Son maquinas motoras que absorben energía del fluido y restituye energía mecánica.El grado de reacción de una turbomáquina serefiere al modo como trabaja el rodete. La turbina pelton que es una turbina de acción aprovecha la energía cinética del fluido.

• 7. TURBINA PELTON ELEMENTOS:1.EL INYECTOR (Distribuidor) Consta de la tobera y válvula de aguja, transforma la energía de presión del fluido en energía cinética.2. RODETE: Es el órgano transmisor de energía, es de acero fundido. El rodete trabaja a presión constante a la entrada y ala salida.

• 8. TURBINA PELTON3. SERVO-MOTOR: Es aquel que desplaza mediante la presión de aceite la aguja del inyector, son construidos de acero muy duro(alta resistencia).4. ALABES O CUCHARAS: Son parte componente del rodete.

• 9. TURBINA PELTON5. DEFLECTOR: Sirve para evitar el golpe de ariete y el embolamiento de la turbina.6. DISIPADOR DE ENERGIA.

• 10. TURBINA PELTONCLASIFICACIÓN: SENCILLAS: Son aquellas que están formadas por 1 rodete y 1 chorro. MULTIPLE: Son aquellas que están formadas por 1 rodete y varios chorros.

• 11. TURBINA FRANCIS Sonmáquinas hidráulicas(motores) que absorben energía del fluido y restituye energía mecánica. Las turbinas francis se utilizan para pequeñas alturas y grandes caudales.

• 12. TURBINA FRANCIS ELEMENTOS:1. CARCAZA O CAJA ESPIRAL2. DISTRIBUIDOR O ALABES DIRECTRICES: Transforma energía de presión en energía cinética y actúa como una tobera dirige el agua al rodete con un mínimo de perdidas.

• 13. TURBINA FRANCIS3. RODETE: Organo trasmisor de energía.4. TUBO DE ASPIRACION: Organo de desagüe se llama tubo de aspiración porque crea una depresión a la salida del rodete.

FLUJO ISOENTROPICO

El flujo insoentropico es aquel en el que al pasar de un punto a otro su entropio no cambia lo que quiere decir que las variables de estado como son presion volumen y temperatura no cambian.

GAS PERFECTO

El gas perfecto es la sustancia que satisface la ley de los gases perfectos o ideales, es decir que cumple con la relación:

PV=RT

Donde la presión P es absoluta, v es el volumen específico, R es la constante de los gases ideales (perfectos) y T es la temperatura absoluta.

A estos gases se les considera con el calor específico constante, además se considera que tiene viscosidad, y es compresible por lo que cumple con la ecuación:

P=ρRT

Siendo ρ la densidad.

Para bajas presiones los gases tienden a seguir la ley de los gases ideales, donde están incluidas las leyes de Charles y de Boyle. La Ley de Charles establece que a presión constante, el volumen del gas varía proporcionalmente a la variación de la temperatura. Por su parte la Ley de Boyle establece que a temperatura constante la presión y el volumen variarán proporcionalmente.

El calor específico de un gas perfecto cuando el volumen es constante se define por la fórmula:

Cv=(dU/dT)v

Donde U es la energía interna por unidad de masa. Esto significa que Cv es la energía interna necesaria para elevar un grado a la temperatura cuando el volumen es constante, que es indicado por el índice v.

Por el contrario, cuando la presión es constante el calor específico se define por:

Cp=(dH/dT)p

Donde H es la entalpía del gas por unidad de masa. Esta se define por la fórmula H=U+PV. El índice p indica que la presión es constante. H es función de la temperatura, ya que para un gas perfecto PV=RT, y U es función de la temperatura.

Gran parte de los gases corrientes experimentan un cambio muy pequeño en un rango de temperaturas entre 270 a 560 ºK, y para su empleo se toma un valor intermedio, considerándolos como gases perfectos.

Todos los fluidos son compresibles, incluyendo los líquidos. Cuando estos cambios de volumen son demasiado grandes se opta por considerar el flujo como compresible (que muestran una variación significativa de la densidad como resultado de fluir), esto sucede cuando la velocidad del flujo es cercano a la velocidad del sonido. Estos cambios suelen suceder principalmente en los gases ya que para alcanzar estas velocidades de flujo el líquidos se precisa de presiones del orden de 1000 atmósferas, en cambio un gas sólo precisa una relación de presiones de 2:1 para alcanzar velocidades sónicas. La compresibilidad de un flujo es básicamente una medida en el cambio de la densidad. Los gases son en general muy compresibles, en cambio, la mayoría de los líquidos tienen una compresibilidad muy baja. Por ejemplo, una presión de 500 kPa provoca un cambio de densidad en el agua a temperatura ambiente de solamente 0,024%, en cambio esta misma presión aplicada al aire provoca un cambio de densidad de 250%. Por esto normalmente al estudio de los flujos compresibles se le conoce como dinámica de gases, siendo esta una nueva rama de la mecánica de fluidos, la cual describe estos flujos.

En un flujo usualmente hay cambios en la presión, asociados con cambios en la velocidad. En general, estos cambios de presión inducirán a cambios de densidad, los cuales influyen en el flujo, si estos cambios son importantes los cambios de temperatura presentados son apreciables. Aunque los cambios de densidad en un flujo pueden ser muy importantes hay una gran cantidad de situaciones de importancia práctica en los que estos cambios son despreciables.

El flujo de un fluido compresible se rige por la primera ley de la termodinámica en los balances de energía y con la segunda ley de la termodinámica, que relaciona la transferencia de calor y la irreversibilidad con la entropía. El flujo es afectado por efectos cinéticos y dinámicos, descritos por las leyes de Newton, en un marco de referencia inercial –aquel donde las leyes de Newton son aplicables-. Además, el flujo cumple con los requerimientos de conservación de masa. Es sabido que muchas propiedades, tales como la velocidad del fluido en un tubo, no son uniformes a lo largo de la corriente

Flujos según el número de Mach

Los flujos compresibles pueden ser clasificados de varias maneras, la más común usa el número de Mach (M) como parámetro para clasificarlo.

Donde V es la velocidad del flujo y a es la velocidad del sonido en el fluido.

• Prácticamente incompresible: M < 0,3 en cualquier parte del flujo. Las variaciones de densidad debidas al cambio de presión pueden ser despreciadas. El gas es compresible pero la densidad puede ser considerada constante.

• Flujo subsónico: M > 0,3 en alguna parte del flujo pero no excede 1 en ninguna parte. No hay ondas de choque en el flujo.

• Flujo transónico: 0,8 ≤ M ≤ 1,2. Hay ondas de choque que conducen a un rápido incremento de la fricción y éstas separan regiones subsónicas de hipersónicas dentro del flujo. Debido a que normalmente no se pueden distinguir las partes viscosas y no viscosas este flujo es difícil de analizar.

• Flujo supersónico: 1,2 < M ≤ 5,0 Normalmente hay ondas de choque pero ya no hay regiones subsónicas. El análisis de este flujo es menos complicado.

• Flujo hipersónico: M > 5,0 Los flujos a velocidades muy grandes causan un calentamiento considerablemente grande en las capas cercanas a la frontera del flujo, causando disociación de moléculas y otros efectos químicos.

Flujos internos compresibles

Se denomina flujo interno aquel que está delimitado en el interior de un conducto. Este es el caso del flujo en tuberías, toberas o difusores.

Las fórmulas generales para flujo interno compresible dependen de los llamados coeficientes de influencia de forma general. Dichas expresiones generales no tienen soluciones analíticas. Sin embargo, para casos concretos donde ciertas magnitudes son constantes, se dan tipologías de flujos que sí han sido resueltas analíticamente.

Flujo con variación de sección

Flujo con calentamiento

Si se considera que el flujo no es adiabático (es decir, intercambia calor con el exterior) pero se puede despreciar el cambio de área y el efecto de la fricción, se da el modelo de flujo de Rayleigh. Dicho tipo de flujos se utiliza para modelar casos como la circulación de aire en cámaras de combustión de motores de aviacion.

El modelo muestra como la adición de calor a un flujo lleva a este hasta la condición crítica de Mach=1. Es en dicho punto donde tiene la máxima entropía. Así, añadir calor acelera un flujo subsónico y decelera uno supersónico. Refrigerar el flujo produce el efecto contrario.

Diagrama H-ΔS. La línea roja marca los posibles estados del flujo al cambiar el número

...