Este documento describe los difusores, que son dispositivos diseñados para reducir la velocidad de un fluido y aumentar su presión. Los difusores se utilizan comúnmente en motores de reacción para canalizar el aire hacia las cámaras de combustión de manera uniforme. El documento analiza factores como la geometría, ángulo de divergencia y longitud óptima de los difusores para lograr la máxima reducción de velocidad con la mínima pérdida de presión. También discute el uso de difusores en et

1. DISEÑO DE MÁQUINAS TÉRMICAS

2. Es el encargado de dirigir el flujo del aire hacia el interior pero no a
través del eje sino hacia la cámara de combustión. Aumenta la
presión del aire entrante y evita que se apague la flama, por entrada
de flujo directo.

3.  El difusor puede ser una parte integral de la carcasa del
compresor o puede estar fijado por separado. En cada
caso se compone de una serie de paletas de forma tangencial
al disco. Los pasajes de paletas son divergentes para convertir
la energía cinética en presión y los bordes internos de las
paletas se encuentran en línea con la dirección del flujo de
aire resultante del impulsor.

5. Al inicio del ciclo, el aire es inducido en el
motor y comprimido. En la siguiente etapa
de su viaje, el aire pasa a través del
difusor donde se ejerce una fuerza de
reacción pequeña.
Desde el difusor el aire pasa a las cámaras de
combustión donde se calienta, y en la
consiguiente expansión y la aceleración de los
gases genera grandes fuerzas de empuje
que se ejerce sobre las paredes de la cámara.

7.  conducto del difusor.
Las condiciones en la entrada del conducto del difusor son las mismas que las
condiciones en la salida del compresor, por ejemplo: 19,049 lb.
Por lo tanto, teniendo en cuenta que el difusor:

8.  En su forma más simple, un difusor es meramente un pasaje divergente
en el cual el fluido es desacelerado y la reducción de velocidad es
convertida en aumento en la presión estática. En difusores largos de bajo
ángulo de divergencia, la perdida de presión es alta debido a la fricción a
lo largo de la pared.

9.  Estos difusores son, en algunos casos, poco prácticos debido a su gran
longitud. En todos los motores de aeronaves, y también en algunos
motores industriales, la longitud es importante, y es esencial, por lo tanto,
la difusión debe ser realizada en la más corta distancia posible.
 Con un incremento en el ángulo de divergencia, tanto la longitud de los
difusores como la perdida de fricción se reducen. Usualmente el ángulo se
encuentra entre 6 y 12 grados.
Influencia del ángulo de
divergencia en la perdida
de presión.

10.  Desde el punto de vista del diseño un difusor ideal es aquel
que alcanza la reducción de velocidad requerida en la
longitud más corta posible, con la mínima perdida de presión
total y con un flujo uniforme y estable a su salida.
 Para que esto se logre, la entra de perfil de velocidad debe
ser simétrica, pero desafortunadamente en muchos motores,
la salida de la velocidad en la compresión es asimétrica y por
tanto es difícil alcanzar un resultado óptimo en la difusión.

11.  Geometría del difusor

12.  Dos factores pueden cambiar la entropía de una masa fija: la transferencia de
calor y las irreversibilidades. Así se deduce que la entropía de una masa fija no
cambiara durante este proceso reversible internamente y adiabático, el cual se
denomina un proceso isotrópico (entropía cte.). Un proceso isotrópico aparece
como una línea vertical sobre un diagrama T-s. Muchos sistemas y dispositivos de
ingeniería como las bombas , turbinas, toberas y difusores son esencialmente
adiabáticos en su operación y tienen mejor desempeño cuando se minimizan
irreversibilidades tales como la fricción asociada con el proceso

13. Los difusores son utilizados comúnmente en maquinas de
chorro, cohetes, naves espaciales e incluso mangueras de
jardín. Un difusor es un dispositivo que aumenta la presión
del fluido retardándolo, el área de la sección transversal de
un difusor aumenta en la dirección del flujo subsónico y
disminuye cuando se trata de flujos supersónicos. La
relación de transferencia de calor entre el fluido que fluye
por un difusor y los alrededores suele ser muy pequeña
(despreciable) aunque estos dispositivos no estén aislados,
debido principalmente a las altas velocidades que tienen
los fluidos y que por ello no permanecen el tiempo
suficiente en el dispositivo para que suceda alguna
transferencia de calor significativa

14.  Por consiguiente ante la ausencia de datos de transferencia
de calor el flujo a través de los difusores es considerado
adiabático. El termino de trabajo para los difusores es cero
porque estos dispositivos son básicamente ductos de forma
apropiada y no incluyen eje o alambres de resistencia
eléctrica. Los difusores requieren de velocidades muy altas
u cuando un fluido pasa por el, experimente grandes
cambios en su velocidad, en consecuencia los cambios en la
energía cinética deben ser considerados al analizar el flujo
a través de estos dispositivos. A menudo el fluido
experimenta poco o ningún cambio en su elevación cuando
fluye por un difusor y por tanto el termino de energía
potencial puede omitirse.

15.  Cualquier diferencia entre el trabajo reversible y el trabajo útil se
debe a las irreversibilidades presentes durante el proceso y se
denomina irreversibilidad. En todos los procesos reales la
irreversibilidad es una cantidad positiva, ya que el termino de
trabajo es positivo par dispositivos que producen trabajo, y
negativo si para dispositivos que consumen trabajo. La
irreversibilidad se considera como la oportunidad perdida para
hacer trabajo. Representa la energía que podría haberse convertido
en trabajo pero que no lo fue. Cuanto mas pequeña es la
irreversibilidad asociada con un proceso, cuanto mayor será el
trabajo producido. Para mejorar el rendimiento de sistemas de
ingeniería complejos deben localizarse las fuentes primarias de
irreversibilidad asociadas con el componente en el sistema y deben
realizarse esfuerzos para minimizarlas.

16.  Un difusor es el dispositivo mecánico que está diseñado para
controlar las características de un fluido a la entrada de un sistema
termodinámico abierto. Los difusores se utilizan para disminuir la
velocidad del fluido y para mejorar su mezcla en el líquido
circundante. Por el contrario, una boquilla es a menudo objeto de
aumentar la velocidad de descarga y para dirigir el flujo en una
dirección particular.
Flujo a través de toberas y difusores pueden o no se puede suponer
que se adiabática. efectos de fricción a veces puede ser importante,
pero por lo general se descuidan. Sin embargo, la transferencia de
trabajo externa siempre se asume que es cero. También se asume
que los cambios en la energía térmica son significativamente
mayores que los cambios de energía potencial y por lo tanto este
último por lo general se puede despreciar a los efectos de análisis

17.  Una tobera es un dispositivo que incrementa la velocidad de un fluido a la
vez que disminuye su presión. Las toberas, al igual que el tubo Venturi,
puede utilizarse para medir el flujo volumétrico en ductos.

18.  La primera ley de la termodinámica se aplicara a sistemas abiertos o sea sistemas de flujo y en
condiciones estables [volumen de control].
 Los equipos que se utilizaran para el análisis son los siguientes:
 1. Toberas y difusores
 2. Compresores y turbinas
 3. Proceso de estrangulamiento
 4. Mezcla
 5. Intercambiadores de calor
 Se utilizaran como fluidos de transferencia: vapor de agua y refrigerante 134a
 Para desarrollar la primera ley de termodinámica debe saber aplicarse las siguientes ecuaciones:
 7 Ecuación de continuidad.
 7 Ecuación de los gases ideales para un estado.
 7 Ecuación de los gases ideales para un proceso [de estado 1 a estado 2].
 7 m = nM, donde m es la masa, n es el numero de moles y M es el peso molecular del gas o
vapor.

19. Herramienta para sistemas de flujo
En sistemas de flujo para cuantificar una determinada corriente de flujo líquido o
vapor , se aplica la ecuación de continuidad:
Asumiendo un sistema (volumen de control) correspondiente a un sistema de tubería
en la cual las condiciones 1 son las correspondientes a la entrada y 2 son las
condiciones correspondientes a las condiciones de salida y considerando un
estado estable (no hay acumulación = entrada = salida):

20.  La primera ley de la termodinámica es un principio general que considera que las
energías transferidas Eentra - Esale como la energía térmica (calor) y la energía
mecánica (trabajo) son iguales a la diferencia de las energías transportadas desde
el estado inicial 1 al estado final 2 del proceso de flujo Esistema . Las energías
transportadas desde el estado 1 al estado 2 en un sistema abierto son la sumatoria
de la entalpía, energía cinética y energía potencial:

22.  CASO 20: Difusor de aire
 A un difusor de una máquina de propulsión a chorro que opera en
régimen estable, entra aire a 10ºC y 80 kPa con una velocidad de
200 m/s. El área de entrada del difusor es 0.4 m2. El aire sale del
difusor a una velocidad muy pequeña comparada con la velocidad
de entrada. Determine el flujo másico del aire y la temperatura del
aire a la salida del difusor.
 Para determinar el flujo másico del aire se aplica la ecuación de
continuidad y para aplicarla se debe conocer el volumen específico
a las condiciones de entrada (puede ser condiciones de salida, todo
depende de la información disponible).

25. DIFUSORES DE ADMISIÓN
El sistema de admisión de aire en un motor a reacción a de cumplir un
requisito indispensable, la correcta canalización del flujo de aire
hacia el compresor, eso si, este flujo de aire debe estar libre de
distorsiones, con estabilidad y siendo capaz de transformar la mayor
parte de energía cinética en energía debida a la presión.

26. El difusor se encuentra antes de que el aire entre a las cámaras de combustión en un
motor a reacción. su función es canalizar el aire hacia dichas cámaras con el fin de
parte de este se mezcle con el combustible y parte enfrié a las mismas cámaras.

27. Difusores subsónicos
Here the design problem is to decelerate flow in the minimum
possible length without causing boundary layer separation and
with minimum external drag.

28. b) External Acceleration
Here the engine demands mass flow: the pressure at the inlet face is lower than the
ambient pressure, so that air is sucked into the inlet. This usually occurs at low
velocity, with the engine at high thrust, for example at takeoff.
The disadvantage is that the diffuser now has to work harder, and the adverse
pressure gradient is worse: boundary layer separation and compressor stall become
more likely. Many aircraft use "bypass doors" which open at takeoff to pull in more
air. In high-speed flight, these doors may slide open to let out some of the excess air
and thus reduce spillage around the lip of the inlet.

30. Difusores supersónicos

31. Difusor post-combustión
Es la parte del motor comprendida entre la descarga del aire del compresor
y las cámaras de combustión.

32. GRACIAS POR
SU ATENCION