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FENOMENOS DE ALTA PRESION



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  • ESTUDIO DE LA VAPORIZACIÓN Y COMBUSTIÓN SUPERCRÍTICA Y TRANSCRITICA DE GOTAS DE COMBUSTIBLES LIQUIDOS .
    Autor: ARIAS ZUGASTI MANUEL.
    Año: 1999.
    Universidad: NACIONAL DE EDUCACION A DISTANCIA.
    Centro de lectura: CIENCIAS.
    Centro de realización: UNED-FACULTAD DE CIENCIAS.
    Resumen: En la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo un estudio teórico sobre la vaporización y combustión de gotas, válido tanto en condiciones subcríticas como supercríticas. El modelo que se ha llevado a cabo conecta las teorias existentes sobre vaporización de gotas, validos a presiones muy inferiores o muy superiores a la presión critica. El modelo teórico elaborado en el presente trabajo de Tesis Doctoral se construye a partir de los modelos teoricos existentes hasta la fecha, los cuales son generalizados para incluir dentro del estudio los regímenes de vaporización y combustión que se encuentran en condiciones próximas al punto crítico. El modelo se basa en un conjunto relativamente amplio de observaciones experimentales y calculos numéricos publicados durante los últimos 30 años por los principales equipos de investigación dedicados a este tema. Dichos resultados experimentales y numéricos han sido interpretados a la luz del comportamiento cualitativo que se deduce de la ecuación de estado de van der Waals, asi como de las leyes de dependencia de las propiedades de transporte con las variables termodinámicas del problema. No obstante, el modelo es independiente de la ecuación de estado en concreto, y por tanto es aplicable en casos reales de interes tecnologico, en los que resulta más conveniente usar ecuaciones de estado más exactas que la de van der Waals. La vaporización de gotas a presiones subcríticas,y lejos del punto crítico esta satisfactoriamente descrita en la bibliografia, mediante una modelo en el que se considera la fase líquida como una fase de difusión inestacionaria, en contacto con la fase gas, la cual es convectivo-difusiva cuasiestacionaria debido a que el tiempo caracteristico de evolución en la fase gas es despreciable frente al tiempo de evolución en la fase liquida. Por otra parte, el proceso de gasificación a presiones muy altas comparadas con la crítica tambien está explicado de manera satisfactoria en la bibliografia. En este caso, el transporte convectivo es despreciable frente al difusivo tanto en el paquete supercrítico como en su entorno, y el proceso de gasificación es asimilable a un proceso de difusión inestacionaria. El estudio realizado se inicia con un analisis cualitativo en el que se compara el orden de magnitud del transporte convectivo frente al difusivo en condiciones supercriticas (Capìtulo 2). De este analisis se deduce que para presiones supercriticas moderadas( en torno a 4 veces la presion critica), temperaturas ambiente elevadas y temperaturas iniciales del paquete supercritico bajas, existen todavia 2 regiones bien diferenciadas, de manera analoga a como sucedía en el caso subcritico. A presiones mayores que el limite mencionado, el termino convectivo producido por la expansión termica del paquete frio, se hace paulatinamente más pequeño, dando paso a un comportamiento caracterizado por difusión inestacionaria, enlazando de esta manera con las teorias de vaporizacion existentes validas a presiones muy superiores a la critica. A continuación se analiza la importancia del termino inestacionario frente a los terminos de convección y difusión en condiciones supercriticas(Capitulo 3). Análogamente el resultado anterior, se encuentra que para presiones supercriticas moderadas, temperaturas iniciales del paquete frio muy bajas y temperaturas ambiente muy elevadas, el termino inestacionario en la fase tipo gas es despreciable frente a los terminos de convección y difusión. En estas condiciones los modelos teoricos existentes, validos en condiciones subcriticas pueden ser generalizados, a fin de hacerlos válidos en condiciones supercriticas. Para ello es necesario tener en cuenta que el transitorio de calentamiento de la fase tipo liquido en condiciones supercriticas se extiende durante todo el proceso de vaporización. Dicha generalización, basada en el estado cuasiestacionario alcanzado por la fase tipo gas, se lleva a cabo en el Capitulo 4. En el Capitulo 5 se calculan los regimenes de vaporización que pueden encontrarse tanto en el caso de vaporización como en el de combustión. A continuacion, en el Capitulo 6 se analiza el efecto del comportamiento anómalo de diversas propiedades de transporte en torno al punto crítico, así como la posible influencia del efecto del calentamiento adiabático (consecuencia de la divergencia critica del coeficiente de expansion termica) observado en la proximidad del punto critico, llamado Efecto Pistón. A este respecto se encuentra que los efectos producidos por la fenomenología caracteristica del punto critico en el proceso de vaporización de gotas no es demasiado importante. Concretamente, se encuentra que la variación relativa del tiempo de vaporización, debida a los fenómenos criticos, es de un 10% aproximadamente. Por otra parte, se observa que el Efecto Pistón, de importancia capital en procesos de calentamiento adiabático(consecuencia de la divergencia critica del coeficiente de expansión termica) observado en la proximidad del punto critico, llamado Efecto Piston. A este respecto se encuentra que los efectos producidos por la fenomenología característica del punto critico en el proceso de vaporización de gotas no es demasiado importante. Concretamente, se encuentra que la variación relativa del tiempo de vaporización, debida a los fenómenos criticos, es de un 10% aproximadamente. Por otra parte, se observa que el caso de vaporización de gotas no confinadas, esto se debe a que, al no estar confinado el fluido, el efecto del calentamiento se traduce en un intenso flujo de Stefan, que al no encontrar ningún obstáculo, no produce la onda de presión responsable del calentamiento adiabático observado en condiciones de volumen constante. Por último, las principales conclusiones del trabajo se presentan en el Capitulo 7.
  • DETONACIONES CONFINADAS CON SIMETRIA ESFERICA Y CILINDRICA .
    Autor: LECUONA NEUMANN ANTONIO.
    Año: 1979.
    Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
    Centro de lectura: INGENIEROS AERONAUTICOS.
    Centro de realización: ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AERONAUTICOS.
    Resumen: SE DESCRIBE EL CAMPO FLUIDODINAMICO GENERADO POR UNA DETONACION INICIADA EN LA SUPERFICIE EXTERIOR DE UNA BOLA O CILINDRO CUANDO ESTA RODEADA DE UNA CASCARA DEMATERIAL DENSO QUE ACTUA DE REFLECTOR. EN UNA PRIMERA PARTE PARA RESOLVER LAS ECUACIONES DEL MOVIMIENTO FLUIDO RESULTANTE SE USAN DESARROLLOS ASINTOTICOS VALIDOS PARA TIEMPOS PEQUEÑOS COMPARADOS CON EL QUE TARDA EN LLEGAR LA DETONACION AL CENTRO. EL CAMPO FLUIDO QUEDA COMPRENDIDO ENTRE LA ONDA DE DETONACION Y LA ONDA DE CHOQUE INTENSA GENERADA EN EL REFLECTOR. PARA CONSEGUIR DESCRIBIR LA PROPAGACION PARA INSTANTES POSTERIORES SE USA EL METODO DE LAS CARACTERISTICAS RESOLVIENDO LAS ECUACIONES DE FORMA APROXIMADA. SE USAN ISENTROPICAS DEL TIPO CORRESPONDIENTE A UN GAS PERFECTO PARA EL MEDIO DETONADO Y PARA EL MEDIO INERTE EN EL CASO DE QUE SE TRATE INICIALMENTE DE UN GAS. PARA REFLECTORES INICIALMENTE LIQUIDOS O SOLIDOS SE USAN LAS ECUACIONES APROPIADAS OBTENIDAS DE FORMA EXPERIMENTAL.
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