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  1. Mecánica de fluidos TEMA 2 IMPULSIÓN DE FLUIDOS COMPRESIBLES Autores: I. Martin; R. Salcedo This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 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.

  2. Equipos de impulsión de gases • Ventiladores (Q ↑↑↑, DP ~ cm H2O) • Soplantes (DP de hasta ~ 2 bar) • Compresores (DP a partir de ~ 2 bar)

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

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

  5. p p2 pA pD V2 V 2 Línea de compresión 1 V1 Descarga PMI PMS PD PA Admisión

  6. p 3 p2 pA pD V2 V3 V Línea de descarga 2 Línea de compresión 1 V1 Descarga PMI PMS PD PA Admisión

  7. p 3 p2 pA pD p4 V2 V3 V4 V Línea de descarga 2 Línea de compresión Re-expansión 1 4 V1 Descarga PMI PMS PD PA Admisión

  8. p 3 p2 W pA pD p4 V2 V3 V4 V Línea de descarga 2 DIAGRAMA INDICADOR Línea de compresión Re-expansión 1 4 Línea de admisión V1 Descarga PMI PMS PD PA Admisión

  9. p pA pD V Diagrama convencional indicador • Idealidad de válvulas: Presiones de admisión y descarga constantes • P2 = P3 = PD • P4 = P1 = PA Línea de descarga 2 3 p2 W Línea de compresión Re-expansión 1 4 Línea de admisión

  10. p pA pD V Diagrama convencional indicador • Idealidad de válvulas y rozamiento del pistón: • Presiones de admisión y descarga constantes • P2 = P3 = PD • P4 = P1 = PA Línea de descarga 2 3 p2 W Línea de compresión Re-expansión 1 4 Línea de admisión

  11. p pA pD V Diagrama convencional indicador • Idealidad de válvulas y rozamiento del pistón: • Presiones de admisión y descarga constantes • P2 = P3 = PD • P4 = P1 = PA Línea de descarga 2 3 W Línea de compresión Re-expansión 1 4 Línea de admisión

  12. p pA pD V 2 3 p2 1 4

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

  14. p Equivalente a la no existencia de volumen muerto para energía compresión pA pD 2 3 n 1 4

  15. p pA pD TA n Wci isotermo Gas ideal Cp y g constante Procesos reversibles FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES • Isoterma: Compresión TA constante (pA·V1 = pD·V2 = cte)

  16. p pA pD P·ng =cte TA n Wci isotermo Wci adiabático Gas ideal Cp y g constante Procesos reversibles FORMAS DE COMPRESIÓN IDEALES • Isoterma: Compresión TA constante (pA·V1 = pD·V2 = cte) - Isoentrópica: Compresión adiabáticamente reversible (pA·V1g = pD·V2g = cte)

  17. p pA pD P·ng =cte TA n Wci adiabático Si se aplica Bernoulli aun sistema isoentrópico Si se aplica un balance de energía a un sistema isoentrópico

  18. p pA pD P·ng =cte TA n Wci adiabático ¿Y si el proceso es adiabático irreversible? Ds > 0

  19. p pA pD TA n COMPRESIÓN POLITROPICA Con refrigeración del cilindro p·nn =cte; 1<n<g P·ng =cte

  20. 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

  21. p pA pD 2 3 V W 1 4 Volumen real que aspira Volumen que aspiraría si e = 0 Rendimiento Volumétrico

  22. PD2, TD2 PD3, TD3 PD2, TA PD3, TA PA, TA PD1, TD1 PD1, TA PD, TD4 Compresión escalonada PD, TD PA, TA

  23. p pD TA n pD1 pD2 pD3 W etapa 4 W etapa 3 W etapa 2 W etapa 1 pA

  24. APENAS COMPRIME EL GAS TRATAMIENTO INCOMPRESIBLE Ventiladores, Soplantes y Compresores • Ventiladores: DP ~ 100 cm H2O • Soplante: DP ~ 2-4 bar • Compresor: DP > 2-4 bar

  25. Ventiladores centrífugos axial

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

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

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

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

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

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

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

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

  34. P1>P3>P2 Eyectores El flujo secundario es arrastrado subsónico P2 Se mezclan supersónico P3 P1 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

  35. Eyectores