MQUINAS NEUMATICAS

EJERCICIOS PROPUESTOS EN CLASES1.-Se comprime aire en un turbo compresor no enfriado, politrpico con n= 1.52. el aire se toma de la atmosfera 1 bar y 18oC a razn de 12 m3/s y se descarga a 7 bar absolutos. Calcular:

a) Calor de recalentamiento.b) Coeficiente de recalentamiento.

c) Factor de recalentamiento.

d) Rendimiento interno del compresor.

e) Potencia para mover el compresor despreciando las perdidas mecnicas.

2.-Se comprime aire en un turbo compresor enfriado siguiendo un proceso politropico con n=1.3. El aire se toma la atmosfera a 1bar, 118 oC y se descarga a 7 bares. Calcular el trabajo de compresin por kilogramo de aire, calor eliminado en el sistema de enfriamiento, trabajo de compresin por kilogramo si el proceso fuera isotrmico y el rendimiento isotrmico.1.-Se desea construir un compresor para comprimir aire desde P1= 1 kg/cm2 y T1 = 20oC hasta una P2= 9 kg/cm2 el compresor deber funcionar a n = 350 rpm se construir con relacin de 0.2% con una relacin carrera dimetro de 1.2 para un gasto msico m= 300 kg/h y se supondr que el exponente de la politrpica ser 1.25.

a) El trabajo a suministrar por cada unidad de masa que circula por el compresor.b) Potencia requerida en caballos vapor

c) Dimensiones principales del compresor carrera dimetro.

d) Cantidad de calor que por hora deber transmitir el refrigerante al compresor.

2.-Un compresor alternativo cuyas caractersticas son carrera I = 20 cm; D = 16 cm; = 0.03 y n = 300 rpm. Comprime aire que es aspirado a P = 1 atm y temperatura de 27 oC y lo impulsa a un recipiente rgido de V = 1 m3 inicialmente dicho recipiente contiene aire a P = 20 atm y t = 27 oC en el equilibrio trmico con el medio a los 20 min al detener el aire se encuentra a presin 25 atm y temperatura final de 50 oC considerando una constante politrpica de 1.3a) La masa de aire agregada al recipiente.

b) La masa de aire aspirada en la primera embolada.

c) Si el compresor no se detuviera a los 20 minutos cual ser la presin mxima alcanzada en el recipiente.

3.-En un turbo compresor de un escalentamiento el aire entra a T = 15 oC y P = 1 bar la velocidad de entrada v = 150 y la salida del mismo a v = 180 del difusor sale una v = 125 el proceso de compresin es segn la politrpica n = 1.48 el trabajo de compresin es de 140.a) Calcular la presin a la salida del impulsor.

b) Temperatura del aire a la salida del impulsor.c) Rendimiento interno del impulsor.

d) Presin a la salida del difusor.

e) Relacin de presin en el escalonamiento.

f) Temperatura del aire a la salida del escalonamiento.

4.- Un compresor enfriado aspira aire a razn de 120 m3/min a la presin de 1 bar y temperatura de 25oC y lo comprime politrpicamente con n = 1.33 hasta 4 bar. Calcular el calor eliminado.5.-Entra aire a un compresor a 1 bar y 10oC con velocidad despreciable y se descarga a 3 bar y 100 oC a travs de un ducto de 2 dm2 de seccin transversal con una velocidad de 160 m/s la potencia de compresin es de 1000KW. Calcular el calor transferido por kilogramo. 6.-Calcular la potencia en KW necesaria para comprimir 10Kg/s de un gas de una presin = 0.9 Kg/m3 hasta una presin de 4 bar si el proceso es de la forma PV 1. 3 = Constante.7.-Se comprime 10gr de aire desde una presin de 1 bar y 10oc hasta otra presin de 6 bar. El trabajo de compresin es de 3 KJ y el calor perdido por el aire durante el proceso es de 2KJ. Calcular la temperatura del aire al final del proceso.

8.- En un compresor centrifugo entra aire a 20 oC la relacin de presiones es de 3 y el proceso de compresin es politropico de la forma PV 1. 52 = C. Suponiendo que el compresor esta aislado y que son despreciables los cambios de energa cintica y potencial, calcular el calor de recalentamiento.

EJERCICIOS RESUELTOS CAPITULO 20 DEL MATAIX

20-1Que volumen ocupan 6.000 kg de aire a la temperatura t = 15 y presin baromtrica Pamb = 735 Torr?

Llamando m a la masa total del gas, y multiplicando los dos miembros de la Ec. (20-3) por m tendremos:

20-2. En este problema no se considera las prdidas. Un ventilador centrfugo tiene paletas rectas y un ancho constante en el rodete de 600 mm. Gira a 500 rpm. Da un caudal de aire (p = 1,2 kg/m3) de 300 m3/min. La entrada de la velocidad absoluta en los alabes es radial. D2 = 650 mm; D1 = 600 mm.

Calcular:

a) los ngulos 1 y 2b) la presin producida por el ventilador

c) la potencia del ventilador

20-3. Un ventilador centrifugado de aire ( p = 1,2 kg/m3) tiene las siguientes dimensiones: D2 = m ; ancho del rodete constante e igual a 75 mm. El caudal suministrando es de 3 m3 /s ; la velocidad 900 rpm. Un manmetro diferencial inclinado mide una presin de 3,5 mbar entre la entrada y la salida del ventilador. La presin dinmica producida por el ventilador es despreciable. La potencia en el eje de la maquina es 1,84 KW. El rendimiento mecnico es 93%. La entrada en el rodete es radial. Se despreciara el espesor de los alabes y no se tendrn en cuenta las perdidas volumtricas.

Calcular:

a) rendimiento hidrulico

b) rendimiento total

c) perdida de presin es el ventilador

d) ngulo que forman los alabes a la salida

20-4. Un ventilador aspira de una habitacin grande que se encuentra a una temperatura de 20 C y a una presin de 725 Torr. El aire es impulsado a travs de un conducto rectangular de m2. A la salida del ventilador un manmetro de agua marca una presin equivalente de 75 mm c.a. y un tubo de Prandtl marca una presin equivalente de 88 mm c.a.

Calcular:

a) la presin esttica, dinmica y total reales del ventilador

b) velocidad del aire en el conducto de salida

c) caudal de aire que proporciona el ventilador

d) potencia suministrada por el ventilador al aire

20-5. La potencia en el eje de un ventilador es 15 KW. El rea transversal del conducto de entrada es 1,5 m2. A la entrada misma del ventilador hay una depresin de 2,5 mbar. El conducto de impulsin es de 0,5 m2 de superficie, y la presin esttica a la salida del ventilador es de 7,5 mbar. El caudal del ventilador es 540 m3/min. Tmese para la densidad del aire p = 1,29 kg/m3.

Calcular:

a) presin total producida por el ventilador

b) potencia comunicada al aire por el ventilador

c) rendimiento total del ventilador

20-6. Se trata de escoger el ventilador para alimentacin de la red de la figura, donde se han indicado en m las longitudes de los diferentes tramos. Para todas las tuberas tmese el coeficiente = 0,03. La red lleva tres T en los puntos B, C y D. tmese para estas T = 0,7. Para los dos codos E y F se tomara el coeficiente = 0,2. El caudal es Q = 1.000 m3/h. determinar la presin total que debe tener el ventilador as como los dimetros de los diferentes tramos (Paire 1.29= kg/m3).

EJERCICIOS PROPUESTOS (Mataix)

20-9. En un tnel de viento de circuito cerrado la corriente de aire necesaria para los ensayos de los modelos se hace por medio de un ventilador que da un caudal de 50 m3/s (p = 1,2 kg/m3). La perdida de carga en el tnel aerodinmico asciende a 2.000 Pa. El rendimiento total del ventilador es 70%

Calcular la potencia de accionamiento del ventilador

20-10. Calcular el caudal de un ventilador que ha de producir 10 renovaciones de aire a la hora en una planta industrial que mide 50 x 20 x 8 m.

20-12. La presin esttica a la entrada de un ventilador es 0,5 mbar por debajo de la presin atmosfrica y la presin dinmica 0,4 mbar. A la salida del ventilador la presin esttica vale 10 mbar, la dinmica 0,8 mbar.

Calcular la presin total del ventilador

20-13. En aplicaciones tales como aulas de Universidad se estima un consumo de 30 m3 de aire por persona y hora.

Calcular el caudal de un ventilador que ha de renovar el aire de una sala de 30 alumnos.

20-17. Un ventilador para tiro forzado tiene que trabajar contra una presin esttica de 8 mbar. La velocidad de los gases calientes a la salida y entrada del ventilador puede suponerse igual. El caudal es de 5 m3/s. el rendimiento total del ventilador es 65%

Calcular la potencia de accionamiento

UNIV. Chumacero Rodriguez Eduardo ING. MECNICA