Diferencia entre tobera y difusor pdf
Las toberas son conductos perfilados para acelerar un líquido o un gas a una velocidad determinada en una dirección preestablecida. Las toberas se utilizan en la ingeniería de cohetes y aeronaves para producir propulsión a chorro, en tecnologías de fragmentación y pulverización intensiva, en dispositivos de chorro y eyectores y en láseres dinámicos de gas y turbinas de gas (véase Turbina de gas). Las toberas son los componentes básicos de los túneles de viento (véase Túneles de viento), y permiten el diseño de sistemas de refrigeración intensiva (chorro), como en la ingeniería eléctrica.
Las toberas tienen una geometría muy variada (Figura 1): redondas (axisimétricas) y bidimensionales, anulares y en bandeja, con secciones de salida oblicuas y en ángulo recto, etc. La diversidad de los contornos de las toberas permite obtener un alto grado de uniformidad del flujo de salida, tanto en valor absoluto como en el ángulo de divergencia del vector de velocidad, lo cual es de suma importancia para aumentar la propulsión a chorro y para modelar el flujo alrededor de aviones y cohetes.
Las toberas axisimétricas y bidimensionales de forma más sencilla son conductos suavemente convergentes y luego divergentes (véase la figura 3). Conocidas como toberas de Laval, deben su nombre a un ingeniero sueco que fue el primero en diseñarlas en 1889 para generar chorros supersónicos de vapor de agua que hicieran girar un impulsor en una turbina de vapor.
¿Cómo funciona una boquilla?
Una boquilla es un dispositivo diseñado para controlar la dirección o las características del flujo de un fluido (especialmente para aumentar la velocidad) al salir (o entrar) de una cámara o tubería cerrada. Una boquilla suele ser un tubo de sección transversal variable, y puede utilizarse para dirigir o modificar el flujo de un fluido (líquido o gas).
¿Cómo cambia la temperatura en una boquilla?
Cuando un gas pasa por una tobera, su velocidad aumenta a expensas de la disminución de su presión. Ahora el cambio de temperatura es directamente proporcional al cambio de presión. Así que su temperatura disminuye debido a la disminución de su presión.
¿Cómo aumenta la presión un difusor?
Los difusores se consideran dispositivos de flujo constante que aumentan la presión de los fluidos reduciendo su energía cinética o, en otras palabras, reduciendo la velocidad de movimiento del fluido.
Principio de funcionamiento de la boquilla y el difusor
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Una boquilla suele ser un tubo de sección transversal variable, que puede utilizarse para dirigir o modificar el flujo de un fluido (líquido o gas). Las toberas se utilizan con frecuencia para controlar el índice de flujo, la velocidad, la dirección, la masa, la forma y/o la presión de la corriente que sale de ellas. En una tobera, la velocidad del fluido aumenta a expensas de su energía de presión.
Un chorro de gas, chorro de fluido o hidrochorro es una boquilla destinada a expulsar gas o fluido en una corriente coherente hacia un medio circundante. Los chorros de gas se encuentran habitualmente en las estufas, hornos o barbacoas de gas. Los chorros de gas se utilizaban habitualmente para iluminar antes del desarrollo de la luz eléctrica. Otros tipos de chorros de fluido se encuentran en los carburadores, donde se utilizan orificios lisos y calibrados para regular el flujo de combustible en un motor, y en los jacuzzis o spas.
¿Qué es el trabajo de flujo en termodinámica?
El trabajo es necesario para empujar el fluido dentro o fuera de los límites de un volumen de control si el flujo de masa está involucrado. Este trabajo se denomina trabajo de flujo (energía de flujo). … El trabajo realizado al empujar el elemento de fluido fuera del volumen de control es el mismo que el trabajo necesario para empujar el elemento de fluido hacia el volumen de control.
¿Cómo genera una boquilla energía cinética?
El aire caliente sube y genera presión en la tobera convergente. A medida que el aire fluye a través de la tobera, su exceso de entalpía se convierte en energía cinética. El flujo de aire alcanza una gran velocidad en la garganta de la tobera, donde incide en una turbina de aire/viento convencional.
¿Qué ocurre en una boquilla?
La presión cae en una boquilla convergente debido al principio de Bernoulli. Una tobera es un pico en el extremo de una manguera o tubería que se utiliza para controlar el movimiento de un fluido como el agua o el aire. … En este caso, la energía que causa la presión se convierte en otro tipo de energía, por lo que tanto la presión como el área disminuyen.
Termodinámica de toberas y difusores
Un difusor es «un dispositivo para reducir la velocidad y aumentar la presión estática de un fluido que pasa por un sistema»[1] El aumento de la presión estática del fluido a su paso por un conducto se denomina comúnmente recuperación de presión. Por el contrario, una tobera se utiliza para aumentar la velocidad de descarga y reducir la presión de un fluido que pasa por ella.
Los efectos de la fricción durante el análisis pueden ser a veces importantes, pero normalmente se desprecian. Los conductos que contienen fluidos que fluyen a baja velocidad pueden analizarse normalmente utilizando el principio de Bernoulli. El análisis de los conductos que fluyen a mayor velocidad con números de Mach superiores a 0,3 suele requerir relaciones de flujo compresible[2].
Un difusor supersónico es un conducto que disminuye su área en la dirección del flujo, lo que hace que la temperatura, la presión y la densidad del fluido aumenten y la velocidad disminuya. Estos cambios se producen porque el fluido es compresible. Las ondas de choque también pueden desempeñar un papel importante en un difusor supersónico.
Los difusores son muy comunes en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado[3] Los difusores se utilizan tanto en los sistemas HVAC de aire como en los de aire-agua, como parte de los subsistemas de distribución de aire de las habitaciones, y sirven para varios propósitos:
¿Cómo funciona una boquilla de Laval?
El flujo de gas a través de una boquilla de Laval es isentrópico (la entropía del gas es casi constante). … A medida que el gas sale de la garganta, el aumento del área permite que sufra una expansión Joule-Thompson en la que el gas se expande a velocidades supersónicas desde la alta hasta la baja presión, empujando la velocidad del flujo de masa más allá de la velocidad sónica.
¿Por qué las toberas de los cohetes tienen forma de campana?
La tobera en forma de campana o de contorno es probablemente la tobera de motor de cohete con forma más utilizada. … La forma de campana o contorno está diseñada para impartir un gran ángulo de expansión para los gases justo después de la garganta. A continuación, la tobera se curva hacia dentro para dar un flujo de gas casi recto fuera de la abertura de la tobera.
¿Las boquillas son adiabáticas?
Una tobera es un dispositivo de flujo constante para crear una corriente de fluido de alta velocidad a expensas de su presión. … Normalmente, el proceso a través de la tobera se trata como adiabático. Como no hay partes móviles, el trabajo del eje es nulo.
Problemas de boquillas termodinámicas
En el módulo 2.15 se puede ver que la entropía se puede calcular. Esto sería laborioso en la práctica, por lo que las tablas de vapor suelen llevar valores de entropía, basados en dichos cálculos. La entropía específica se designa con la letra «s» y suele aparecer en columnas que significan valores específicos para el líquido saturado, la evaporación y el vapor saturado, sf, sfg y sg respectivamente. Estos valores se pueden encontrar igualmente en gráficos, y se pueden encontrar tanto gráficos de Temperatura – Entropía (T – S) como de Entalpía – Entropía (H – S), como se menciona en el módulo 2.15. Cada gráfico tiene un uso particular en circunstancias específicas.
El vapor se expande desde 10 bar a y una fracción de sequedad de 0,9 a 6 bar a través de una boquilla, y no se elimina ni se suministra calor durante este proceso de expansión. Calcule el estado final del vapor a la salida de la tobera. Los valores de entropía específica citados están en unidades de kJ/kg °C.
Como no se añade ni se quita calor durante la expansión, el proceso se describe como adiabático e isentrópico, es decir, la entropía no cambia. Debe seguir siendo de 6,141 3 kJ/kg °C en el momento en que pasa por la garganta de la boquilla.