jueves, 27 de junio de 2013

Toberas, valvulas y difusores



Tobera
La característica principal de este dispositivo es que aumenta la velocidad de un fluido a expensas de la presión, lo que produce un cambio de energía cinética . Esto se logra debido al diseño de este, en donde se reduce progresivamente el área transversal por donde circula el fluido. En estos dispositivos la tasa de transferencia de calor entre el fluido y sus alrededores es muy pequeña debido a la gran velocidad de este , otra característica de este dispositivo es que no se produce o se efectúa un trabajo en este por lo cual se desprecia , así como el cambio de energía potencial es insignificante .



Representación esquemática de una tobera.

 

En este tipo de dispositivos la velocidad con la que sale el fluido es mucho mayor que la de entrada, la presión de salida es menor que la de entrada, la temperatura de entrada es mayor que la de la salida, el flujo de masa es igual tanto en la salida como en la entrada debido al flujo estacionario del fluido.

Ecuación de continuidad para una tobera

                                          
                                              

1° Ley de la termodinámica para una tobera
                              
                                             
    







Difusor

Contrario al funcionamiento de la tobera este dispositivo hace disminuir la velocidad de salida del fluido, la cual se logra con el aumento del área por donde circula el fluido.

Representación esquemática de un difusor

 


Las propiedades de este sistema es que la velocidad en la salida es menor que la de entrada, en cuanto a la temperatura aumenta en la salida y es menor en la entrada, el flujo másico permanece constante en todo el sistema, la entalpia es aumenta en la salida del sistema.


Ecuación de continuidad para un difusor
 

                                               
                                             

1° Ley de la termodinámica para un difusor
                                   
                                                  
           


El siguiente video muestra como se aplica un difusor en automotriz 


                                           

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Válvulas

Su principal características es restringir el paso de fluido haciendo que este tenga una caída de presión en el sistema en donde esté instalado. Lo común es que debido a esto se presenta una leve disminución de la temperatura, haciendo de este una fuente aplicable en los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado.

Diagrama esquemático de una válvula

 



Las válvulas son dispositivos pequeños por lo cual se suponen que son adiabáticos , no se realiza ningún trabajo ni en la entrada como en la salida , el cambio de energía potencial es muy pequeño por lo cual es despreciable, la velocidad de salida es mayor que la entrada pero el cambio de energía cinética es insignificante.

Ecuación de continuidad para una valvula


                                                       
                                                
                                                

1° Ley de la termodinámica para una valvula









                                  
                                                     
                                   
                                     



El siguiente video muestra cómo funciona una válvula



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