Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 17
el caso de la temperatura termodinámica T excepto para un intervalo
muy pequeño del número de Mach de 1> 1k Ma 1 en el flujo subsónico
(véase el ejemplo 17-13). Tanto la temperatura como el número de
Mach aumentan con el calentamiento en el flujo subsónico; sin embargo,
T alcanza un valor máximo T máx cuando Ma 1> 1k (que es de 0.845
para el aire), y después disminuye. Podría parecer como algo muy peculiar
el hecho de que la temperatura de un fluido disminuya a medida que
el calor se transfiera a éste. Sin embargo, esto no es más peculiar que el
hecho de que la velocidad del fluido aumente en la sección divergente
de una tobera convergente-divergente. El efecto de enfriamiento en esta
región se debe al gran incremento de la velocidad del fluido, y a la caída
subsecuente de temperatura de acuerdo con la relación T 0 T V 2 /2c p .
Observe también que el rechazo de calor en la región 1> 1k Ma 1
provoca que la temperatura del fluido aumente (Fig. 17-55).
5. La ecuación de la cantidad de movimiento P KV constante, donde K
rV constante (a partir de la ecuación de la conservación de la masa),
revela que la tendencia de la velocidad y la presión estática es opuesta. Por
lo tanto, la presión estática disminuye con la ganancia de calor en el caso
del flujo subsónico (porque la velocidad y el número de Mach aumentan);
no obstante, aumenta con la ganancia de calor en el caso de un flujo supersónico
(puesto que la velocidad y el número de Mach disminuyen).
6. La ecuación de continuidad rV constante indica que la densidad y la
velocidad son inversamente proporcionales. Por lo tanto, la densidad disminuye
con la transferencia de calor hacia el fluido en el flujo subsónico
(dado que la velocidad y el número de Mach aumentan); sin embargo,
aumenta con la ganancia de calor en el caso del flujo supersónico (pues
la velocidad y el número de Mach disminuyen).
7. En la mitad izquierda de la figura 17-54, la pendiente en el brazo inferior
de la línea de Rayleigh es más abrupta (en términos de s como una
función de T), lo cual indica que el cambio de entropía correspondiente
a un cambio dado de temperatura (y, por ende, una determinada cantidad
de transferencia de calor) es mayor en el flujo supersónico.
Los efectos del calentamiento y el enfriamiento sobre las propiedades
del flujo de Rayleigh aparecen enumerados en la tabla 17-3. Observe que el
calentamiento y el enfriamiento tienen efectos opuestos en la mayoría de las
propiedades. Asimismo, la presión de estancamiento disminuye durante el
calentamiento y aumenta durante el enfriamiento, sin importar que el flujo sea
subsónico o supersónico.
Calentamiento
T 1 Flujo
T 2 > T 1 o
T 2 < T 1
subsónico
T 01 T 02 > T 01
Calentamiento
T 1 Flujo
T 2 > T 1
supersónico
T 01 T 02 > T 01
FIGURA 17-55
Durante el calentamiento, la temperatura
del fluido siempre aumenta si el
flujo de Rayleigh es supersónico; sin
embargo, en realidad la temperatura
puede disminuir si el flujo es subsónico.
TABLA 17-3
Los efectos del calentamiento y el enfriamiento en las propiedades de flujo de Rayleigh
Calentamiento
Enfriamiento
Propiedad Subsónico Supersónico Subsónico Supersónico
Velocidad, V Aumenta Disminuye Disminuye Aumenta
Número de Mach, Ma Aumenta Disminuye Disminuye Aumenta
Temp. de estancamiento, T 0 Aumenta Aumenta Disminuye Disminuye
Temperatura, T Aumenta para Ma 1/k 1/2 Aumenta Disminuye para Ma 1/k 1/2 Disminuye
Disminuye para Ma 1/k 1/2 Aumenta para Ma 1/k 1/2
Densidad, r Disminuye Aumenta Aumenta Disminuye
Presión de estancamiento, P 0 Disminuye Disminuye Aumenta Aumenta
Presión, P Disminuye Aumenta Aumenta Disminuye
Entropía, s Aumenta Aumenta Disminuye Disminuye