Sistemas

Instituto Politécnico Nacional

ESIME Unidad Profesional Ticomán

Ingeniería Aeronáutica

Trabajo: TRABAJO SISTEMAS PROPULSIVOS

Grupo: 4AV1

Tellez Morales Oscar

EFICIENCIA PROPULSIVA

La performance del motor a reacción no sólo está relacionada con el empuje producido, sino también con la conversión eficiente de la energía calórica del combustible en energía cinética,representado por la velocidad del chorro, y la mejor utilización de esta velocidad para propulsar al avión hacia adelante, es decir, la eficiencia del sistema propulsor. El turbo-hélice da una pequeña aceleración a una gran masa de aire, mientras que el turbo-reactor puro da una gran aceleración a una pequeña masa de aire.

La eficiencia de conversión de la energía de combustible a energía cinética sedenomina eficiencia térmica o interna y, como en todos los motores calientes, es contralada por la relación de presión del ciclo y temperatura de combustión. Desafortunadamente esta temperatura es limitada por las tensiones mecánicas y térmicas que pueden ser toleradas por la turbina. El desarrollo de nuevos materiales y técnicas para reducir estas limitaciones se está prosiguiendo continuamente. Laeficiencia de la conversión de energía cinética a trabajo propulsivo se denomina eficiencia propulsiva o externa y ésta es afectada por la cantidad de energía cinética gastada por el mecanismo de la hélice. La energía gastada disipada en la estela de chorro, que representa una pérdida, puede expresarse, 1/2   WV2    donde V es la velocidad gastada (vj — V)

Por consiguiente, es evidente que en elrango de velocidad inferior del avión la corriente de chorro puro gasta considerablemente más energía que un sistema de hélice y consecuentemente es menos eficiente en este rango. Sin embargo, este factor varía cuando la velocidad del avión aumenta, porque, aunque la corriente de chorro continúa fluyendo a una velocidad alta del motor, su velocidad relacionada con la atmósfera circundante sereduce y, en consecuencia, la pérdida de energía gastada se reduce. La eficiencia propulsora puede expresarse brevemente como, Trabajo efectuado en el avión o simplemente Energía impartida al flujo de aire del motor

Eficiencia propulsiva es un parámetro que evalúa la eficacia del motor en convertir la energía útil tras el último escalón de turbina en empuje. El rendimiento propulsivo aumenta si sereduce la velocidad de salida del chorro, ya que se desperdicia menos energía cinética (recuérdese que las pérdidas de presión son proporcionales al cuadrado de la velocidad de los gases). Normalmente se consiguen valores altos de ETAPROP mediante altos valores de OPR combinados con bajas Temperatura de entrada a turbina.

Un concepto importante en la ingeniería térmica es el de rendimiento oeficiencia. El rendimiento de una maquina térmica se define como:

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donde, dependiendo del tipo de máquina térmica, estas energías serán el calor o el trabajo que se transfieran en determinados subsistemas de la máquina.
Teorema de Carnot

Nicolas Leonard Sadi Carnot en 1824 demostró que el rendimiento de alguna máquina térmica que tuviese la máxima eficiencia posible (a las que en laactualidad se denotan con su nombre) y que operase entre dos termostatos ( focos con temperatura constante), dependería sólo de las temperaturas de dichos focos. Por ejemplo, el rendimiento para un motor termico de Carnot viene dado por:

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donde Tc y Tf son las temperaturas del termostato caliente y del termostato frío, respectivamente, medidas en kelvin

Este rendimiento máximo es elcorrespondiente al de una máquina térmica reversible, la cual es sólo una idealización, por lo que cualquier máquina térmica construida tendrá un rendimiento menor que el de una máquina reversible operando entre los mismos focos.

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Eficiencia térmica

evalúa la eficiencia de la turbomáquina para convertir la energía química del combustible en energía útil. Su valor aumenta si...