Tem a 11.Ventiladores

Transcripción

1 M áquias de Fluidos Te a 11.Vetiladores Te a 11. Vetiladores Defiició de Vetilador U vetilador, co o ya se ha co etado e el Te a 8, o es ás que ua turbo áquia geeradora ara gases.el asecto adicioal que icorora u vetilador co resecto a las bo bas rotodiá icas ara líquidos es la co resibilidad de los gases, que afecta aldiseño. Las turbo áquias geeradoras ara gases abarca, e fució del co uicado algas,desde los vetiladores hasta los (turbo)co resores.elitervalo de corresodiete a los vetiladores abarca hasta uos 100 bar, y se alica e istalacioes de refrigeració,aire acodicioado,etc. E diseño,se uede cosiderar que la co resibilidad delgas o afecta aldiseño de vetiladores de alta calidad sie re que a través delvetilador o suere los 0 bar.cuado se trata deldiseño de áquias de baja calidad,uede cosiderarse que la co resibilidad o afecta al diseño sie re que el a través de la turbo áquia o suere los 100 bar. E este te a, os va os a li itar al estudio de los vetiladores cuado la co resibilidad delgas o afecta aldiseño Clasificació de los Vetiladores Los vetiladores se uede clasificar utilizado diferetes criterios. Los ás habituales so: la resió totalque co uica alfluido,y la direcció de flujo e elrodete. a) Segú la resió totaldesarrollada E fució del totalco uicado algas a su aso a través delvetilador,los vetiladores se clasifica e: vetiladores de baja resió, cuado 10 bar; de edia resió,cuado elicre eto de resió a través delvetilador está co redido etre 10 y 0 bar; y vetiladores de alta resió,e los que la co resibilidad delgas uede ser ya areciable,cuado el icre eto de resió a través de la áquia está co redido etre 0 y 100 bar.de acuerdo co esto,e vetiladores de baja y edia resió,la co resibilidad elgas o afecta a su diseño, ietras que e vetiladores de alta resió,sólo sise trata de vetiladores de baja calidad. b) Segú la direcció de flujo e elrodete E fució de la direcció de flujo a la salida del rodete, los vetiladores se uede clasificar co o: cetrífugos,e los que a veces elágulo 2 90º,sie re que sea ara baja resió; y axiales.e los últi os años,los vetiladores ha exeri etado ua gra ejora de diseños. M.Pilar Gozález M arcos,febrero

2 M áquias de Fluidos Te a 11.Vetiladores 11.. Ecuacioes Alicables a los Vetiladores De odo geeral,todas las ecuacioes desarrolladas ara bo bas rotodiá icas uede extederse a los vetiladores: la ecuació de Euler,las relacioes de se ejaza, las curvas características,etc.co o exceció,or eje lo,los vetiladores o reseta roble as de cavitació. Si e bargo, e el trata ieto de los vetiladores hay que cosiderar ua articularidad.co gases,o tiee de asiado setido hablar de altura de fluido.por esta razó,las ecuacioes alicadas a vetiladores o se exresa e fució de H,sio e fució de.esto roduce algua odificació e las exresioes,que se va a co etar e los aartados siguietes Efecto de la Co resibilidad del Gas e el Diseño de Vetiladores La co resibilidad delgas afecta aldiseño de los vetiladores orque la desidad deede de la resió y de la te eratura: f,t (11.1) que,ara elcaso esecífico de gases ideales (se uede cosiderar que,e vetiladores,lo so),queda: M [ asa/volu e] (11.2) R T dode y T so la resió y la te eratura absoluta,resectiva ete,m rereseta el eso olecular edio delgas,y R es la costate de los gases erfectos. Elgas,a su aso or la turbo áquia geeradora,se co ri e.esta co resió se suele cosiderar que se roduce de for a adiabática (si iterca bio de calor co el exterior),or lo que el gas se calieta. La ecuació de la adiabática ara gases ideales diató icos se uede exresar co o: Adiabática 1 4, V costate (11.) o,e fució de la desidad: 1,4 costate (11.4) La Figura 11.1 uestra, de for a esque ática, có o u au eto de resió del gas origia u au eto de te eratura. Isoteras V T Figura 11.1.Curvas isoter as a varias te eraturas (T T T),y adiabática,e reresetació frete a V. M.Pilar Gozález M arcos,febrero

3 M áquias de Fluidos Te a 11.Vetiladores E vetiladores, ode os suoer que los gases se co orta co o ideales. Ade ás,co o el a su través es equeño,se uede cosiderar que la desidad delgas se atiee costate,y trabajar co valores de desidad edia. Elroble a que se latea e los vetiladores or elhecho de que los gases sea co resibles se relacioa co las relacioes de se ejaza.cuado se realiza esayos co odelos,es i rescidible coocer e qué codicioes se ha realizado,la resió y la te eratura,uesto que afecta a la desidad,ara oder establecer las se ejazas.y las codicioes de resió y te eratura a bietaluede variar etre u día y otro. Es ecesario realizar alguas cosideracioes,relativas a los fluidos co resibles, ara itroducir desués e las relacioes de se ejaza.sirve ara oder exresar los resultados de los esayos a codicioes or ales de resió y te eratura,que es co o suele exresarse. a) Sobre elcaudal El caudal, [volu e/tie o], que atraviesa el vetilador o deede de la desidad delgas.si e bargo,sídeede de la desidad delgas elflujo ásico,ya que: [ asa/tie o volu e/tie o asa/volu e] (11.5) y ta bié elflujo olar: [ oles/tie o asa/tie o / asa/ ol] (11.6) M b) Sobre la resió La resió geerada or elvetilador es roorcioala la desidad y,or lo tato, de acuerdo co la ecuació (11.2), directa ete roorcioal a la resió absoluta e iversa ete roorcioala la te eratura absoluta: M gh gh (11.7) R T c) Sobre la otecia La otecia delflujo es roorcioala la desidad y,or lo tato,de acuerdo co la ecuació (11.2), directa ete roorcioal a la resió absoluta e iversa ete roorcioala la te eratura absoluta: M P g H g H (11.8) R T M.Pilar Gozález M arcos,febrero 2009

4 M áquias de Fluidos Te a 11.Vetiladores Relacioes de Se ejaza e Vetiladores De acuerdo co lo co etado e eluto aterior,las relacioes de se ejaza e vetiladores se alica de for a ligera ete odificada. a) Se ejaza de alturas Co o se ha co etado,e gases o tiee de asiado setido hablar de altura de fluido. Por esta razó, la ecuació (4.21), se trasfor a e alicació a vetiladores ultilicado los dos tér ios or la desidad delfluido e elrototio y dividiedo los dos tér ios or la desidad delfluido e el odelo,y ultilicado y dividiedo a bos tér ios or g.de este odo: H H g 2 g 2 g g (11.9) dode se uede ver que el ri er tér io corresode al cociete de icre etos de resió etre elrototio y el odelo: 2 2 (11.10) La ecuació (11.10) sustituye a la relació de se ejaza e alturas e elcaso de vetiladores. b) Se ejaza de caudales La exresió geeralara se ejaza de caudales e bo bas rotodiá icas dada or la ecuació: (4.22) es igual ete válida, ya que el caudal o deede de la desidad. Si e bargo, e vetiladores, se e lea ta bié otras relacioes equivaletes, articular ete la relació de flujos ásicos. Esta relació se obtiee artiedo de la ecuació (4.22), ultilicado a bos tér ios or la desidad delfluido e elrototio y dividiedo or la desidad delfluido e el odelo: (11.11) Elri er tér io de la ecuació (11.11),co o se uede ver sise co ara co la ecuació (11.5),corresode alcociete de flujos olares,de dode se tiee: M.Pilar Gozález M arcos,febrero

5 M áquias de Fluidos Te a 11.Vetiladores (11.12) c) Se ejaza de otecias La exresió de se ejaza de otecias alfreo que se e lea e vetiladores es la dada or la ecuació (4.24),dode o se si lificaba las desidades delfluido: P P e 5 (4.24) e H H M.Pilar Gozález M arcos,febrero