Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 17
TABLA 17-1
Variación de las propiedades de un fluido en la dirección del flujo en el ducto
descrito en el ejemplo 17-3 para m . 3 kg/s constante
P, kPa T, K V, m/s r, kg/m 3 c, m/s A, cm 2 Ma
1 400 473 0 15.7 339.4 ∞ 0
1 200 457 164.5 13.9 333.6 13.1 0.493
1 000 439 240.7 12.1 326.9 10.3 0.736
800 417 306.6 10.1 318.8 9.64 0.962
767* 413 317.2 9.82 317.2 9.63 1.000
600 391 371.4 8.12 308.7 10.0 1.203
400 357 441.9 5.93 295.0 11.5 1.498
200 306 530.9 3.46 272.9 16.3 1.946
* 767 kPa es la presión crítica donde el número de Mach local es la unidad.
Dirección del flujo
A
A, Ma, r, T, V
T
r
1 400
Ma
V
1 200
1 000
800
P, kPa
600
400
200
FIGURA 17-13
La variación de las propiedades normalizadas
del fluido y de área de la
sección transversal a lo largo del ducto,
a medida que disminuye la presión
de 1 400 a 200 kPa.
Se puede observar en el ejemplo 17-3 que el área del flujo disminuye al
aumentar la presión hasta un valor de presión crítico donde el número de
Mach es la unidad y, después, empieza a aumentar con la consiguiente reducción
de presión. El número de Mach es unitario en el punto donde el área del
flujo es mínimo, al cual se le conoce como la garganta (Fig. 17-14). Observe
que la velocidad del fluido continúa incrementándose después de pasar por
la garganta aunque el área del flujo aumenta rápidamente en esa región. Este
aumento de velocidad después de atravesar la garganta se debe a un decremento
acelerado de la densidad del fluido. El área del flujo del ducto que se
considera en este ejemplo disminuye primero, y luego aumenta. Dichos ductos
se conocen con el nombre de toberas convergentes-divergentes. Estas
toberas se utilizan para acelerar gases a velocidades supersónicas y no deben
confundirse con los tubos de Venturi, los cuales se utilizan estrictamente para
flujos incompresibles. La primera vez que se usó dicha tobera fue en el año
de 1893, en una turbina de vapor diseñada por el ingeniero sueco, Carl G. B.