Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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FLUJO COMPRESIBLE
Cámara de combustión
Oxidante
Combustible
Tobera
aceleradora
FIGURA 17-26
Las toberas convergentes-divergentes se utilizan a menudo en los motores de cohetes a fin
de proporcionar un gran empuje ascendente.
Cortesía de Pratt and Whitney, www.pratt-whitney.com/how.htm. Utilizados con autorización.
P b /P 0 . Por ende, para condiciones de entrada determinadas, el flujo a través
de la tobera convergente-divergente está gobernado por la contrapresión P b ,
como se explicará a continuación.
Considere la tobera convergente-divergente que se muestra en la figura
17-27. Un fluido ingresa a la tobera con una velocidad baja a la presión de
estancamiento P 0 . Cuando P b P 0 (caso A), no habrá flujo a través de la
tobera. Lo anterior ya se esperaba, dado que el flujo en la tobera es controlado
por la diferencia de presiones entre la entrada y la salida de la tobera. Ahora
se estudiará qué pasa a medida que la contrapresión disminuye.
1. Cuando P 0 P b P C , el flujo permanece subsónico a través de la tobera
y el flujo másico es menor que el correspondiente para flujo bloqueado.
La velocidad del flujo aumenta en la primera sección (convergente) y
alcanza un valor máximo en la garganta (a pesar de que Ma es menor
que uno, Ma 1). Sin embargo, la mayor parte de la ganancia en velocidad
se pierde en la segunda sección (divergente) de la tobera, la cual
actúa como un difusor. La presión disminuye en la sección convergente,
alcanza un valor mínimo en la garganta y aumenta en la sección divergente
a expensas de la velocidad.
2. Cuando P b P C , la presión en la garganta es P* y el fluido alcanza la
velocidad sónica en la garganta. Sin embargo, la sección divergente de
la tobera aún trabaja como un difusor, reduciendo el fluido a velocidades
subsónicas. El flujo másico que aumentaba al disminuir P b alcanza su
valor máximo.
Recuerde que P* es la presión más baja que puede obtenerse en la
garganta y que la velocidad sónica es la velocidad más alta que puede