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TURBOMÁQUINAS – INTERCAMBIO ENERGÉTICO EN LAS MÁQUINAS DE FLUIDOS (Sin editar)
1.- Un turbocompresor de flujo axial gira a 9500 rpm y maneja 15 kg/s de aire (Cp=1,0035 KJ/Kg K). El diámetro medio es de 420 mm. La presión y la temperatura de estancamiento a la entrada de la corona móvil son de 0,8 bar y 200°C. El ángulo de salida de los álabes en la corona móvil es de 50°. La componente axial de la velocidad absoluta permanece constante en toda la etapa. La entrada es completamente axial con una velocidad igual a 150 m/s. Determine:
a) Triángulos de velocidades (magnitudes y ángulos). b) Presión y temperatura estática en la entrada de la corona móvil. c) Grado de reacción.
Análisis de los datos:
N = 9500 rpm ṁ = 15 kg/s Dm = 420 mm (sólo en máquinas axiales Dm=(Dext+Dint)/2) T01 = 200°C (473 K) P01 = 0,8 bar α1=90° (entrada es completamente axial) β2 = 50° (ángulo de salida de los álabes) V1x = V2x (componente axial de la velocidad absoluta permanece constante en toda la etapa) V1 = 150 m/s
SOLUCIÓN:
a) Triángulo de velocidades
A partir de los triángulos de velocidad se deduce:
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
U1=U2=Um
W1 V1=V1x W2
V1x=V2x
V2
α1 α2 1
2
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b) Presión y temperatura estática en la entrada de la corona móvil.
c) Grado de reacción
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2.- Una bomba centrifuga gira a 1150 rpm, el desnivel geodésico entre los depósitos de aspiración y succión abiertos
a la atmosfera, junto con todas las pérdidas exteriores a la bomba asciende 11,2 m.c.a. Considere y la
velocidad del agua en las tuberías, así como también la componente radial de la velocidad absoluta del fluido, se
mantiene constante e igual a 5,73 . La entrada de la corriente en los álabes es radial y el rendimiento hidráulico
de la bomba es 78%. El ancho del rodete a la salida es 10 mm.
Determine: a) Diámetro exterior del rodete b) Altura dinámica del rodete c) Si el diámetro del rodete a la entrada es 0.5 veces el diámetro del rodete a la salida, encuentre el caudal y el
ancho del rodete a la entrada. Análisis de los datos:
(componente radial de la velocidad absoluta del fluido)
(la entrada de la corriente en los álabes es radial)
(ancho del rodete a la salida)
Solución a) Diámetro exterior del rodete:
Con el rendimiento hidráulico hallamos
De la 1era ecuación de Euler sustituimos valores y despejamos el producto
Obtenemos
(1)
Como
Con el triángulo de velocidades a la salida:
2
V2r=V1r
V2
V2U
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También del triángulo de velocidades se tiene:
Y sustituyendo W2u
(2)
Resolviendo con (1) y (2):
Se toma
Se aplica Teorema de Pitágoras
Sustituimos en la ec (2)
Resumen
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b) Altura dinámica del rodete: Por definición:
c) Caudal y ancho del rodete a la entrada:
Donde:
Punto de Trabajo es:
Sabemos que:
Y
Tenemos
Sustituimos los valores
Despejamos el ancho del rodete a la entrada y calculamos