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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