Problemas Motores térmicos
Enviado por NorbertoC • 14 de Junio de 2016 • Examen • 1.232 Palabras (5 Páginas) • 295 Visitas
Problema
Se sugieren los siguientes datos de partida para el diseño de un compresor radial con álabes a una sola cara en los siguientes términos:
Coeficiente de deslizamiento: 0.936
Velocidad de giro: 290 rps
Diámetro exterior del rodete: 0.5 m
Diámetro exterior de la sección de entrada: 0.3 m
Diámetro interior de la sección de entrada: 0.15 m
Gasto másico de aire: 9 kg/s
Temperatura de parada a la entrada: 295 K
Presión de parada a la entrada del compresor: 1.1 bar
Rendimiento isoentrópico del condensador: 0.78
R = 0.287 kJ/kg K
Cp = 1.005 kJ/kg K
γ = 1.4
Se pide:
- Determinar la relación de compresión del compresor y la potencia requerida para su accionamiento.
- Calcular el ángulo de entrada en los bordes interior y exterior de la sección de entrada.
- Estimar la profundidad en sentido axial del rodete en su periferia.
Para realizar el problema partiremos de una serie de hipótesis:
- Suponemos que a la entrada el flujo es axial.
- La componente axial de la velocidad absoluta [pic 1][pic 2] es constante.
Diagrama de Mollier del compresor:
[pic 4][pic 5][pic 3]
- Si aplicamos la primera hipótesis, la expresión del trabajo periférico quedaría:
[pic 6]
Teniendo en la relación entre [pic 7][pic 8] y [pic 9][pic 10] llamada coeficiente de deslizamiento:
[pic 11]
Despejando y sustituyendo obtenemos:
[pic 12]
Como conocemos la velocidad angular del compresor y el diámetro exterior del rodete podemos calcular la velocidad periférica a la salida:
[pic 13]
Y conocido el coeficiente de deslizamiento obtenemos un trabajo periférico de:
[pic 14]
Resulta que este trabajo tiene un equivalente térmico, y sabiendo que el trabajo periférico es igual a la diferencia de entalpía entre el punto 03 y 01 tenemos:
[pic 15]
O lo que es lo mismo:
[pic 16]
Definimos el rendimiento isoentrópico del compresor como:
[pic 17]
Despejando [pic 18][pic 19]:
[pic 20]
Para obtener la relación de compresión usamos la ecuación de los procesos isoentrópicos teniéndose:
[pic 21]
Sustituyendo datos:
[pic 22]
La potencia necesaria para el accionamiento es simplemente:
[pic 23]
...