• Author / Uploaded
• Jhony Albornoz

• Categories
• Turbomaquinaria
• Turbina
• Máquinas
• Tecnologías de gas
• Tecnología energética

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS DE INGENIERIA

P.A.: 2014-2 FECHA:17-10-14

EXAMEN PARCIAL TURBOMAQUINAS I- MN232 A, B, C, D SOLUCIONARIO Indicaciones: - Duración: 1 hora 50 minutos - Sin elementos de consulta - Prohibido el uso de celulares y otros medios de comunicación durante la prueba - Las respuestas deben ser concisas y con letra legible, escribir con lapicero azul o negro - No se permite el intercambio de materiales de consulta.

1. Marcar verdadero (V) o falso (F), según corresponda en las siguientes aseveraciones: (5 puntos) ( F ) La turbina Michell-Banki es del tipo de reacción porque su grado de reacción es diferente de cero ( V ) En una turbomáquina hidráulica el Cu es a la altura energética como el Cm al caudal ( F ) Para diseño de turbomáquinas hidráulicas el Ns es más representativo que el Nq, puesto que el primero se determina para condiciones de máxima potencia ( F ) La modificación de caudal en el diseño de bombas, varía con el cuadrado de la velocidad de giro y el cubo de su diámetro externo ( F ) El resbalamiento en el diseño de ventiladores es originado por el efecto del espesor de álabe ( V ) Para diseño de bombas, una de las formas de estimar el número de alabes es minimizando costos generados por el número de éstos ( V ) El espesor de álabe afecta fundamentalmente en la determinación del caudal efectivo ( V ) En una turbina hidráulica la altura neta es mayor que la altura teórica de rotor ( F ) En una turbina Pelton a mayor número de chorros disminuye su Ns ( V ) Puede darse el caso que el grado de reacción teórico dependa solamente de las condiciones geométricas de una turbomáquina hidráulica y no de la cinemática del flujo. 2.

Demostrar de forma ordenada, literal y con esquemas de alabe y cinemática del flujo, bajo qué condiciones el Grado de Reacción teórico R de una determinada turbomáquina posee las siguientes expresiones (b2/b1 relación de anchos): (5 puntos)

R

3.

1  b2 tg1  1   2  b1 tg 2  y

Cu  C 2  C m2 2  R  1  2   m1  2U 2  2U 2 Cu 2

Una turbina Pelton posee un chorro principal y otro de arranque. En la entrada del inyector principal está colocado un manómetro que indica 78 bar, siendo el caudal de operación de la turbina de 4m3/s, la potencia en el eje es de 39 470 HP y la velocidad de rotación de 600 rpm. El coeficiente de velocidad del inyector principal es 0,95 y la relación U/Ci =0,48. Determinar: (5 puntos) a) La eficiencia total de la turbina b) El diámetro del rotor y del chorro en mm. c) El diámetro del chorro de arranque, si se sabe que se necesitan 1 774 HP de potencia hidráulica para que la turbina alcance su velocidad nominal, el inyector de este chorro tiene un coeficiente de velocidad de 0,7. d) La velocidad especifica de la turbina. e) Si la turbina se instala en otro lugar donde va a operar a 550 rpm. ¿cuál será su nueva altura útil?

4.

El rotor de un compresor centrifugo gira a 5100 rpm, tiene un radio de entrada de 28 cm, radio de salida 58 cm, además ηh =0,92, ηv =0,98, ηm=0,90, µ =0,85, ρaire = 1,2 kg/m3. La entrada del flujo es radial con 58 m/s y es constante a lo largo del radio. El compresor requiere 700 kW para comprimir 18 kg/s de aire. Determinar: (5 puntos) a) Los ángulos de los álabes a la entrada y a la salida del compresor. b) El ancho del alabe a la entrada. c) El grado de reacción. d) La velocidad relativa correspondiente al resbalamiento.

LOS PRFESORES SOLUCION P2 W1

C2

W2

C1

U1

U2

Expresión 1: condición: α1 = 90º y Cm1 = Cm2

u2  R 1

R

cm 2

cm 2 cm 2  1 1 tg 2 1   1   2u2 2 2u2tg 2 2  u2tg 2 

cm 2  1 1   2  u2tg 2 

u1 

R

d1N 60

y u2 

d 2N 60

1 d1 tg1  1   2  d 2 tg 2 

Expresión 2: condición: α1 = 90º y Cm1 ≠ Cm2 2 2 2  2 2  c2 2  u 2 2  2u 2 cu 2 De  u 2   2  2u 2 cu 2  c2 Luego:

u 2  u1   2  1 2 2 2 2 u  u1  1   2 2g 2g R  2 u 2 cu 2 2u 2 cu 2 g 2

2

2

2



 



u 2 cu 2 c2 c1   2  2 2 c  2u 2 cu 2  c2 1 2  u1 2  u 2 2   2 2 R  1 2u 2 cu 2 2u 2 cu 2 2

2



R

 



2u 2 cu 2  (c22  cm2 1 ) 2u 2 cu 2  (cm2 2  cu22  cm2 1 )  c 2  (cm2 2  cm2 1 )   1  u2 2u 2 cu 2 2u 2 cu 2 2u 2 cu 2 cu22 (cm2 2  cm2 1 ) cu 2 (cm2 1  cm2 2 ) R  1   1  2u 2 cu 2 2u 2 cu 2 2u 2 2u 2 cu 2