Difusores

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difusores de un motor de aeronave

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Difusores

  1. 1. DISEÑO DE MÁQUINAS TÉRMICAS
  2. 2. Es el encargado de dirigir el flujo del aire hacia el interior pero no através del eje sino hacia la cámara de combustión. Aumenta lapresión del aire entrante y evita que se apague la flama, por entradade flujo directo.
  3. 3.  El difusor puede ser una parte integral de la carcasa del compresor o puede estar fijado por separado. En cada caso se compone de una serie de paletas de forma tangencial al disco. Los pasajes de paletas son divergentes para convertir la energía cinética en presión y los bordes internos de las paletas se encuentran en línea con la dirección del flujo de aire resultante del impulsor.
  4. 4. Al inicio del ciclo, el aire es inducido en el motor y comprimido. En la siguiente etapa de su viaje, el aire pasa a través del difusor donde se ejerce una fuerza de reacción pequeña. Desde el difusor el aire pasa a las cámaras de combustión donde se calienta, y en la consiguiente expansión y la aceleración de los gases genera grandes fuerzas de empuje que se ejerce sobre las paredes de la cámara.
  5. 5.  conducto del difusor. Las condiciones en la entrada del conducto del difusor son las mismas que las condiciones en la salida del compresor, por ejemplo: 19,049 lb. Por lo tanto, teniendo en cuenta que el difusor:
  6. 6.  En su forma más simple, un difusor es meramente un pasaje divergente en el cual el fluido es desacelerado y la reducción de velocidad es convertida en aumento en la presión estática. En difusores largos de bajo ángulo de divergencia, la perdida de presión es alta debido a la fricción a lo largo de la pared.
  7. 7.  Estos difusores son, en algunos casos, poco prácticos debido a su gran longitud. En todos los motores de aeronaves, y también en algunos motores industriales, la longitud es importante, y es esencial, por lo tanto, la difusión debe ser realizada en la más corta distancia posible. Con un incremento en el ángulo de divergencia, tanto la longitud de los difusores como la perdida de fricción se reducen. Usualmente el ángulo se encuentra entre 6 y 12 grados. Influencia del ángulo de divergencia en la perdida de presión.
  8. 8.  Desde el punto de vista del diseño un difusor ideal es aquel que alcanza la reducción de velocidad requerida en la longitud más corta posible, con la mínima perdida de presión total y con un flujo uniforme y estable a su salida. Para que esto se logre, la entra de perfil de velocidad debe ser simétrica, pero desafortunadamente en muchos motores, la salida de la velocidad en la compresión es asimétrica y por tanto es difícil alcanzar un resultado óptimo en la difusión.
  9. 9.  Geometría del difusor
  10. 10.  Dos factores pueden cambiar la entropía de una masa fija: la transferencia de calor y las irreversibilidades. Así se deduce que la entropía de una masa fija no cambiara durante este proceso reversible internamente y adiabático, el cual se denomina un proceso isotrópico (entropía cte.). Un proceso isotrópico aparece como una línea vertical sobre un diagrama T-s. Muchos sistemas y dispositivos de ingeniería como las bombas , turbinas, toberas y difusores son esencialmente adiabáticos en su operación y tienen mejor desempeño cuando se minimizan irreversibilidades tales como la fricción asociada con el proceso
  11. 11. Los difusores son utilizados comúnmente en maquinas de chorro, cohetes, naves espaciales e incluso mangueras de jardín. Un difusor es un dispositivo que aumenta la presión del fluido retardándolo, el área de la sección transversal de un difusor aumenta en la dirección del flujo subsónico y disminuye cuando se trata de flujos supersónicos. La relación de transferencia de calor entre el fluido que fluye por un difusor y los alrededores suele ser muy pequeña (despreciable) aunque estos dispositivos no estén aislados, debido principalmente a las altas velocidades que tienen los fluidos y que por ello no permanecen el tiempo suficiente en el dispositivo para que suceda alguna transferencia de calor significativa
  12. 12.  Por consiguiente ante la ausencia de datos de transferencia de calor el flujo a través de los difusores es considerado adiabático. El termino de trabajo para los difusores es cero porque estos dispositivos son básicamente ductos de forma apropiada y no incluyen eje o alambres de resistencia eléctrica. Los difusores requieren de velocidades muy altas u cuando un fluido pasa por el, experimente grandes cambios en su velocidad, en consecuencia los cambios en la energía cinética deben ser considerados al analizar el flujo a través de estos dispositivos. A menudo el fluido experimenta poco o ningún cambio en su elevación cuando fluye por un difusor y por tanto el termino de energía potencial puede omitirse.
  13. 13.  Cualquier diferencia entre el trabajo reversible y el trabajo útil se debe a las irreversibilidades presentes durante el proceso y se denomina irreversibilidad. En todos los procesos reales la irreversibilidad es una cantidad positiva, ya que el termino de trabajo es positivo par dispositivos que producen trabajo, y negativo si para dispositivos que consumen trabajo. La irreversibilidad se considera como la oportunidad perdida para hacer trabajo. Representa la energía que podría haberse convertido en trabajo pero que no lo fue. Cuanto mas pequeña es la irreversibilidad asociada con un proceso, cuanto mayor será el trabajo producido. Para mejorar el rendimiento de sistemas de ingeniería complejos deben localizarse las fuentes primarias de irreversibilidad asociadas con el componente en el sistema y deben realizarse esfuerzos para minimizarlas.
  14. 14.  Un difusor es el dispositivo mecánico que está diseñado para controlar las características de un fluido a la entrada de un sistema termodinámico abierto. Los difusores se utilizan para disminuir la velocidad del fluido y para mejorar su mezcla en el líquido circundante. Por el contrario, una boquilla es a menudo objeto de aumentar la velocidad de descarga y para dirigir el flujo en una dirección particular. Flujo a través de toberas y difusores pueden o no se puede suponer que se adiabática. efectos de fricción a veces puede ser importante, pero por lo general se descuidan. Sin embargo, la transferencia de trabajo externa siempre se asume que es cero. También se asume que los cambios en la energía térmica son significativamente mayores que los cambios de energía potencial y por lo tanto este último por lo general se puede despreciar a los efectos de análisis
  15. 15.  Una tobera es un dispositivo que incrementa la velocidad de un fluido a la vez que disminuye su presión. Las toberas, al igual que el tubo Venturi, puede utilizarse para medir el flujo volumétrico en ductos.
  16. 16.  La primera ley de la termodinámica se aplicara a sistemas abiertos o sea sistemas de flujo y en condiciones estables [volumen de control]. Los equipos que se utilizaran para el análisis son los siguientes: 1. Toberas y difusores 2. Compresores y turbinas 3. Proceso de estrangulamiento 4. Mezcla 5. Intercambiadores de calor Se utilizaran como fluidos de transferencia: vapor de agua y refrigerante 134a Para desarrollar la primera ley de termodinámica debe saber aplicarse las siguientes ecuaciones: 7 Ecuación de continuidad. 7 Ecuación de los gases ideales para un estado. 7 Ecuación de los gases ideales para un proceso [de estado 1 a estado 2]. 7 m = nM, donde m es la masa, n es el numero de moles y M es el peso molecular del gas o vapor.
  17. 17. Herramienta para sistemas de flujoEn sistemas de flujo para cuantificar una determinada corriente de flujo líquido o vapor , se aplica la ecuación de continuidad:Asumiendo un sistema (volumen de control) correspondiente a un sistema de tubería en la cual las condiciones 1 son las correspondientes a la entrada y 2 son las condiciones correspondientes a las condiciones de salida y considerando un estado estable (no hay acumulación = entrada = salida):
  18. 18.  La primera ley de la termodinámica es un principio general que considera que las energías transferidas Eentra - Esale como la energía térmica (calor) y la energía mecánica (trabajo) son iguales a la diferencia de las energías transportadas desde el estado inicial 1 al estado final 2 del proceso de flujo Esistema . Las energías transportadas desde el estado 1 al estado 2 en un sistema abierto son la sumatoria de la entalpía, energía cinética y energía potencial:
  19. 19.  CASO 20: Difusor de aire A un difusor de una máquina de propulsión a chorro que opera en régimen estable, entra aire a 10ºC y 80 kPa con una velocidad de 200 m/s. El área de entrada del difusor es 0.4 m2. El aire sale del difusor a una velocidad muy pequeña comparada con la velocidad de entrada. Determine el flujo másico del aire y la temperatura del aire a la salida del difusor. Para determinar el flujo másico del aire se aplica la ecuación de continuidad y para aplicarla se debe conocer el volumen específico a las condiciones de entrada (puede ser condiciones de salida, todo depende de la información disponible).
  20. 20. DIFUSORES DE ADMISIÓNEl sistema de admisión de aire en un motor a reacción a de cumplir unrequisito indispensable, la correcta canalización del flujo de airehacia el compresor, eso si, este flujo de aire debe estar libre dedistorsiones, con estabilidad y siendo capaz de transformar la mayorparte de energía cinética en energía debida a la presión.
  21. 21. El difusor se encuentra antes de que el aire entre a las cámaras de combustión en unmotor a reacción. su función es canalizar el aire hacia dichas cámaras con el fin departe de este se mezcle con el combustible y parte enfrié a las mismas cámaras.
  22. 22. Difusores subsónicosHere the design problem is to decelerate flow in the minimumpossible length without causing boundary layer separation andwith minimum external drag.
  23. 23. b) External AccelerationHere the engine demands mass flow: the pressure at the inlet face is lower than theambient pressure, so that air is sucked into the inlet. This usually occurs at lowvelocity, with the engine at high thrust, for example at takeoff.The disadvantage is that the diffuser now has to work harder, and the adversepressure gradient is worse: boundary layer separation and compressor stall becomemore likely. Many aircraft use "bypass doors" which open at takeoff to pull in moreair. In high-speed flight, these doors may slide open to let out some of the excess airand thus reduce spillage around the lip of the inlet.
  24. 24. Difusores supersónicos
  25. 25. Difusor post-combustiónEs la parte del motor comprendida entre la descarga del aire del compresory las cámaras de combustión.
  26. 26. GRACIAS PORSU ATENCION

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