Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

CAPÍTULO
FLUJO COMPRESIBLE
17
En la mayor parte del libro, se ha limitado el estudio de flujos a aquellos
en los que las variaciones de densidad y, por lo tanto, los efectos de compresibilidad
son insignificantes. En este capítulo se supera esta limitación
y se examinan flujos que involucran cambios significativos en su densidad. A
dichos flujos se les denomina fl ujos compresibles y se encuentran a menudo en
dispositivos que utilizan flujos de gases a velocidades muy grandes. El flujo
compresible combina la dinámica de fluidos y la termodinámica en el sentido
de que ambos son necesarios para el desarrollo de los antecedentes teóricos que
se requieren. En este capítulo se desarrollan las relaciones generales asociadas
con los flujos compresibles unidimensionales para un gas ideal con calores específicos
constantes.
El capítulo comienza con una presentación de los conceptos de estado de
estancamiento, velocidad del sonido y número de Mach de los flujos compresibles.
Se desarrollan las relaciones entre las propiedades estáticas y de estancamiento
de los fluidos para flujos isentrópicos de gases ideales y se expresan
como funciones de la razón de calores específicos y del número de Mach.
Asimismo, se estudian los efectos de los cambios de área en los flujos unidimensionales
isentrópicos subsónicos y supersónicos. Estos efectos se ilustran
considerando el flujo isentrópico que pasa a través de toberas convergentes y
convergentes-divergentes. También se analizan los conceptos de las ondas de
choque y de la variación de las propiedades del flujo en choques normales y
oblicuos. Por último, se consideran los efectos de la transferencia de calor en
los flujos compresibles, y se examinan las toberas de vapor de agua.
OBJETIVOS
En el capítulo 17, los objetivos son:
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Desarrollar las relaciones generales
de los flujos compresibles que se
presentan cuando los gases fluyen a
velocidades elevadas.
Presentar los conceptos de estado de
estancamiento, velocidad del sonido
y número de Mach de un fluido
compresible.
Desarrollar las relaciones entre las
propiedades estáticas y de estancamiento
de los fluidos para flujos
isentrópicos de gases ideales.
Deducir las relaciones entre las
propiedades estáticas y de estancamiento
de los fluidos en función de
la razón de calores específicos y del
número de Mach.
Deducir los efectos de los cambios
de área en los flujos isentrópicos
unidimensionales, subsónicos y
supersónicos.
Resolver problemas de flujo isentrópico
que pasa por toberas convergentes
y convergentes-divergentes.
Analizar la onda de choque y la variación
de las propiedades del flujo
en la onda de choque.
Desarrollar el concepto de flujo en
ducto con transferencia de calor y
de fricción insignificante, conocido
como flujo de Rayleigh.
Analizar la operación de las toberas
aceleradoras de vapor de agua utilizadas
comúnmente en las turbinas
de vapor.