Para
todo tipo de materia (sólido, líquido o gas), el aumento de presión (Δp), origina
siempre una disminución de volumen (ΔV). En la zona de elasticidad lineal de
los materiales, la variación
unitaria de volumen
(ΔV/V)
por unidad de presión
((ΔV/V)/Δp), es una
constante, que viene determinada por las características elásticas del material,
a través del módulo de elasticidad volumétrica o módulo
de compresibilidad.
Para
los sólidos, K es muy grande, para líquidos K es grande y para gases K es
pequeño. El signo “-“, es debido a que los sentidos de las variaciones de
presión y de volumen son contrarios, es decir ante un aumento de presión, el
volumen disminuye en el campo de los fluidos, si consideramos magnitudes
elementales, si un determinado volumen de fluido (V) se somete a un aumento de presión
(dp), el volumen se reduce en un determinado valor (dV), denominando módulo
de compresibilidad del fluido a:
Un
fluido poco compresible (líquidos) tiene alto módulo de compresibilidad y un
fluido muy compresible (gases) tiene bajo módulo de compresibilidad. Para poder
evaluar los cambios de presión y volumen (dP/dV), es necesario tener en cuenta
el tipo de proceso de compresión: isotermo (a
temperatura constante), isentrópico
(adiabático sin efectos disipativos). Lo que da lugar a la definición de los
siguientes módulos:
Módulo de
compresibilidad isotermo:
Kt
Módulo de
compresibilidad isentrópico:
Ks
Otra
forma de evaluar la compresibilidad de un fluido,
es la velocidad con la que se transmiten pequeñas perturbaciones en el seno del
propio fluido; a esa velocidad se le denomina velocidad
sónica o velocidad del sonido y viene
determinada por:
a
= √Ks/ρ
Los
fluidos compresibles tienen bajas velocidades sónicas y los fluidos
incompresibles tienen altas velocidades sónicas; así a 20ºC y 1atm, la
velocidad del sonido en agua es de 1483,2 m/s, y la velocidad del sonido en
aire es de 331,3 m/s.
Investigar el concepto de estado de estancamiento y cuáles son las propiedades de estancamiento para un flujo compresible.
1. Estado de estancamiento
ResponderEliminarEs el estado que alcanzaría un fluido en movimiento si experimenta una desaceleración adiabática reversible hasta que su velocidad sea cero.
pero se define tambien como el estado de estancamiento isentrópico al estado que alcanza un fluido en movimiento si se llevara al reposo en un dispositivo operando en estado estable, mediante un proceso reversible sin interacciones de calor ni de trabajo. El balance de energía para este proceso hipotético es
Es el estado alcanzado despues de una desaceleración hasta velocidad cero, pero con irreversibilidades
asociadas.
2- .Cuáles son las propiedades de estancamiento para un flujo compresible.
Son aquellas que obtendría el fluido si se llevara a este a una condición de velocidad cero y elevación cero, mediante un proceso reversible sin transformación de calor ni trabajo. En ese estado la presión será la máxima posible.
Consideraremos un ducto con un eje central recto en el que existe a través de él un flujo permanente isoentrópico
concepto de estado de estancamiento y cuáles son las propiedades de estancamiento para un flujo compresible.
ResponderEliminares el estado que alcanzará un fluido si sufre una desaceleración hasta una velocidad cero a través de un proceso adiabático reversible. El estado de estancamiento está asociado con una velocidad de flujo igual a cero y con un valor de entropía correspondiente al flujo que fluye.
Este caso puede observarse en cualquier cuerpo estacionario colocado dentro de una corriente de fluido en el cual, parte de éste pasa por encima del cuerpo y parte pasa por debajo. La línea divisoria entre los flujos se conoce como trayectoria de estancamiento que termina en el punto de estancamiento del cuerpo en donde la velocidad del flujo es cero.
En una tobera, cuando el fluido es llevado isentrópicamente desde la atmósfera, la presión atmosférica y la temperatura representarían el estado de estancamiento del flujo. Las condiciones de estancamiento suelen representarse con el subíndice 0, siendo la temperatura y la presión de estancamiento T0 y P0.
Estado de estancamiento
ResponderEliminarEs el estado que alcanza un fluido si sufre una desaceleración hasta una velocidad cero a través de un proceso adiabático reversible.
En este caso el estado de estancamiento está asociado con una velocidad de flujo igual a cero y con un valor de entropía correspondiente al flujo que fluye.
Propiedades de estancamiento
- Estado de estancamiento isoentrópico
Es el estado que alcanzaría un fluido en movimiento si experimenta una desaceleración adiabática reversible hasta que su velocidad sea cero
- Estado de estancamiento actual o real
Es el estado alcanzado después de una desaceleración hasta velocidad cero, pero con irreversibilidades asociadas.
- Velocidad del sonido en un gas ideal
El sonido es una pequeña perturbación de presión dentro de un fluido compresible que viaja
- Número de Mach
Se define como la relación entre la velocidad actual (V ) y la velocidad del sonido (c)
concepto de estancamiento : se puede definir como el fluido en movimiento, experimentando una desaceleracion adiabatica reversible hasta que su velocidad sea cero .
ResponderEliminartambien sa piede definir como un fluido en movimiento y despues de varios procesos llevarlo a reposo a traves de un proceso adiabatico.
Propieades de estancamiento para un flujo compresible:
existen nuchas propiedades para flujos compresibles entre las que podemos agregar : por la velocidad del sonido de un gas , por el numero de mach y y por estado de estancamiento isoentropico