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¿Qué es la energía microscópica? Definición

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La energía interna implica energía a escala microscópica. Se puede dividir en energía potencial microscópica, Upot, y energía cinética microscópica, Ukin. Ingenieria termal

Energía microscópica

La energía interna implica energía a escala microscópica . Se puede dividir en energía potencial microscópica, U pot , y energía cinética microscópica, U kin , componentes:

U = U pot + U kin

Energía microscópica - Energía internadonde la energía cinética microscópica, U kin , involucra los movimientos de todas las partículas del sistema con respecto al marco del centro de masa. Para un gas monoatómico ideal , esto es solo la energía cinética traslacional del movimiento lineal de los átomos. Las partículas monoatómicas no giran ni vibran. El comportamiento del sistema está bien descrito por la teoría cinética de los gases. La teoría cinética se basa en el hecho de que durante una colisión elástica entre una molécula con alta energía cinética y otra con baja energía cinética, parte de la energía se transferirá a la molécula de menor energía cinética. Sin embargo, para los gases poliatómicos hay rotación yenergía cinética vibracional también.

La energía potencial microscópica, U pot , involucra los enlaces químicos entre los átomos que forman las moléculas, las fuerzas de unión en el núcleo y también los campos de fuerza física dentro del sistema (por ejemplo, campos eléctricos o magnéticos).

En líquidos y sólidos hay un componente significativo de energía potencial asociado con las fuerzas de atracción intermoleculares .

Energía interna de un gas ideal

La energía interna es el total de toda la energía asociada con el movimiento de los átomos o moléculas en el sistema. Las formas microscópicas de energía incluyen aquellas debidas a la rotación , vibración , traslación e interacciones entre las moléculas de una sustancia.

Gas monoatómico

Para un gas ideal monoatómico (como helio, neón o argón), la única contribución a la energía proviene de la energía cinética traslacional . La energía cinética traslacional promedio de un solo átomo depende solo de la temperatura del gas y está dada por la ecuación

K promedio = 3/2 kT.

La energía interna de n moles de un gas ideal monoatómico (un átomo por molécula) es igual a la energía cinética promedio por molécula multiplicada por el número total de moléculas, N:

E int = 3/2 NkT = 3/2 nRT

donde n es el número de moles. Cada dirección (x, y y z) contribuye (1/2) nRT a la energía interna. Aquí es donde entra en juego la idea de equipartición de energía: cualquier otra contribución a la energía también debe contribuir (1/2) nRT. Como se puede ver, la energía interna de un gas ideal depende solo de la temperatura y la cantidad de moles de gas.

Molécula Diatómica

Si las moléculas de gas contienen más de un átomo, hay tres direcciones de traslación , y la energía cinética rotacional también contribuye, pero solo para rotaciones alrededor de dos de los tres ejes perpendiculares. Las cinco contribuciones a la energía (cinco grados de libertad) dan:

Gas ideal diatómico:

E int = (5/2) NkT = (5/2) nRT

Esto es solo una aproximación y se aplica a temperaturas intermedias. A bajas temperaturas solo contribuye la energía cinética traslacional, y a temperaturas más altas dos vibraciones aportan dos contribuciones adicionales (energía cinética y potencial).

La energía interna será mayor a una temperatura dada que para un gas monoatómico, pero seguirá siendo función solo de la temperatura para un gas ideal.

La energía interna de los gases reales también depende principalmente de la temperatura, pero de manera similar a la Ley del Gas Ideal , la energía interna de los gases reales también depende en cierta medida de la presión y el volumen. Todos los gases reales se aproximan al estado ideal a bajas presiones (densidades). A bajas presiones, las moléculas están lo suficientemente separadas como para que no interactúen entre sí. La energía interna de líquidos y sólidos es bastante complicada, ya que incluye la energía potencial eléctrica asociada con las fuerzas (o enlaces “químicos”) entre átomos y moléculas.

Segunda ley de Joule

Para cualquier gas cuya ecuación de estado esté dada exactamente por pV = nRT (o pv = RT), la energía interna específica depende solo de la temperatura. Esta regla fue encontrada originalmente en 1843 por Joule experimentalmente para gases reales y se conoce como la segunda ley de Joule :

La energía interna de una masa fija de un gas ideal depende solo de su temperatura (no de presión o volumen).

La entalpía específica de un gas descrita por pV = nRT también depende solo de la temperatura. Tenga en cuenta que la entalpía es la cantidad termodinámica equivalente al contenido total de calor de un sistema. Es igual a la energía interna del sistema más el producto de presión y volumen. En variables intensivas, la segunda ley de Joule está dada por h = h (T) = u (T) + pv = u (T) + RT .

Estas tres ecuaciones constituyen el modelo de gas ideal, resumido de la siguiente manera:

pv = RT

u = u (T)

h = h (T) = u (T) + RT

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es el modo de falla mayor de las bombas centrífugas? Definición

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Este artículo revisa los principales modos de falla que se encuentran en las bombas centrífugas. Las fallas de la bomba pueden provocar una avería de la bomba. Problemas de las bombas centrífugas. Ingenieria termal

Bombas centrífugas

Las bombas centrífugas son dispositivos que se utilizan para transportar fluidos por la conversión de la energía cinética de rotación a la energía hidrodinámica del flujo de fluido. La energía de rotación generalmente proviene de un motor eléctrico o una turbina de vapor (en el caso de bombas de agua de alimentación impulsadas por turbina). Las bombas centrífugas se utilizan en más aplicaciones industriales que cualquier otro tipo de bomba. La bomba centrífuga más común es la bomba de voluta.

Principales modos de falla de las bombas centrífugas

Dado que las bombas centrífugas son uno de los tipos de bomba más utilizados en el mundo, sus parámetros operativos y también sus vulnerabilidades son bien conocidos. Este artículo revisa los principales modos de falla que se encuentran en las bombas centrífugas . En general, las fallas de la bomba resultan en cambios operativos que reducen la eficiencia o pueden ocasionar una falla de la bomba. La fiabilidad de los sistemas hidráulicos y también de las bombas centrífugas es de suma importancia en la ingeniería nuclear .

Los modos de falla de las bombas centrífugas se pueden agrupar en tres categorías:

Modos de falla hidráulica

  • Cavitación La cavitación es, en muchos casos, una ocurrencia indeseable. En las bombas centrífugas, la cavitación provoca daños en los componentes (erosión del material), vibraciones, ruido y pérdida de eficiencia.
  • Pulsación de presión.  Las pulsaciones de presión son fluctuaciones en la presión básica. Para las bombas de altura alta, las pulsaciones de presión de succión y descarga pueden causar inestabilidad en los controles de la bomba, vibración de las tuberías de succión y descarga y altos niveles de ruido de la bomba.
  • Recirculación de la bomba. Una bomba que funciona a una capacidad inferior a los límites de diseño puede sufrir recirculación que ocurre internamente en las bombas. La recirculación de la bomba puede causar sobretensiones y cavitación incluso cuando el NPSHa disponible excede el NPSHr del proveedor por un margen considerable.
  • Empuje radial y axial. El alto empuje radial que resulta en desviaciones excesivas del eje puede conducir a problemas persistentes de empaque o sello mecánico, y posiblemente a fallas del eje. El empuje axial se impone a lo largo del eje del eje. Un alto empuje axial puede imponer una carga excesiva sobre el rodamiento.

Modos de falla mecánica

  • Asimiento o rotura del eje
  • Falla del rodamiento
  • Fracaso del sello
  • Vibraciones
  • Fatiga

Otros modos de falla

  • Erosión
  • Corrosión

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¿Qué es la fórmula de energía interna? Definición

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Fórmula de energía interna. La energía interna es el total de toda la energía asociada con el movimiento de los átomos o moléculas en el sistema. Ingenieria termal

Energía microscópica

La energía interna implica energía a escala microscópica . Se puede dividir en energía potencial microscópica, U pot , y energía cinética microscópica, U kin , componentes:

U = U pot + U kin

Energía microscópica - Energía internadonde la energía cinética microscópica, U kin , involucra los movimientos de todas las partículas del sistema con respecto al marco del centro de masa. Para un gas monoatómico ideal , esto es solo la energía cinética traslacional del movimiento lineal de los átomos. Las partículas monoatómicas no giran ni vibran. El comportamiento del sistema está bien descrito por la teoría cinética de los gases. La teoría cinética se basa en el hecho de que durante una colisión elástica entre una molécula con alta energía cinética y otra con baja energía cinética, parte de la energía se transferirá a la molécula de menor energía cinética. Sin embargo, para los gases poliatómicos hay rotación yenergía cinética vibracional también.

La energía potencial microscópica, U pot , involucra los enlaces químicos entre los átomos que forman las moléculas, las fuerzas de unión en el núcleo y también los campos de fuerza física dentro del sistema (por ejemplo, campos eléctricos o magnéticos).

En líquidos y sólidos hay un componente significativo de energía potencial asociado con las fuerzas de atracción intermoleculares .

Energía interna específica

La energía interna específica (u) de una sustancia es su energía interna por unidad de masa. Es una propiedad intensiva . Es igual a la energía interna total (U) dividida por la masa total (m).

u = U / m

dónde:

u = energía interna específica (J / kg)

U = energía interna (J)

m = masa (kg)

Energía interna de un gas ideal

La energía interna es el total de toda la energía asociada con el movimiento de los átomos o moléculas en el sistema. Las formas microscópicas de energía incluyen aquellas debidas a la rotación , vibración , traslación e interacciones entre las moléculas de una sustancia.

Gas monoatómico

Para un gas ideal monoatómico (como helio, neón o argón), la única contribución a la energía proviene de la energía cinética traslacional . La energía cinética traslacional promedio de un solo átomo depende solo de la temperatura del gas y está dada por la ecuación

K promedio = 3/2 kT.

La energía interna de n moles de un gas ideal monoatómico (un átomo por molécula) es igual a la energía cinética promedio por molécula multiplicada por el número total de moléculas, N:

E int = 3/2 NkT = 3/2 nRT

donde n es el número de moles. Cada dirección (x, y y z) contribuye (1/2) nRT a la energía interna. Aquí es donde entra en juego la idea de equipartición de energía: cualquier otra contribución a la energía también debe contribuir (1/2) nRT. Como se puede ver, la energía interna de un gas ideal depende solo de la temperatura y la cantidad de moles de gas.

Molécula Diatómica

Si las moléculas de gas contienen más de un átomo, hay tres direcciones de traslación , y la energía cinética rotacional también contribuye, pero solo para rotaciones alrededor de dos de los tres ejes perpendiculares. Las cinco contribuciones a la energía (cinco grados de libertad) dan:

Gas ideal diatómico:

E int = (5/2) NkT = (5/2) nRT

Esto es solo una aproximación y se aplica a temperaturas intermedias. A bajas temperaturas solo contribuye la energía cinética traslacional, y a temperaturas más altas dos vibraciones aportan dos contribuciones adicionales (energía cinética y potencial).

La energía interna será mayor a una temperatura dada que para un gas monoatómico, pero seguirá siendo función solo de la temperatura para un gas ideal.

La energía interna de los gases reales también depende principalmente de la temperatura, pero de manera similar a la Ley del Gas Ideal , la energía interna de los gases reales también depende en cierta medida de la presión y el volumen. Todos los gases reales se aproximan al estado ideal a bajas presiones (densidades). A bajas presiones, las moléculas están lo suficientemente separadas como para que no interactúen entre sí. La energía interna de líquidos y sólidos es bastante complicada, ya que incluye la energía potencial eléctrica asociada con las fuerzas (o enlaces “químicos”) entre átomos y moléculas.

Energía interna y la primera ley de la termodinámica.

En termodinámica, el concepto de energía se amplía para tener en cuenta otros cambios observados, y el principio de conservación de la energía se extiende para incluir una amplia variedad de formas en que los sistemas interactúan con su entorno. Las únicas formas en que se puede cambiar la energía de un sistema cerrado son mediante la transferencia de energía por trabajo o por calor . Además, según los experimentos de Joule y otros, un aspecto fundamental del concepto de energía es que la energía se conserva. Este principio se conoce como  la primera ley de la termodinámica . La primera ley de la termodinámica se puede escribir en varias formas:

En palabras:

primera ley de la termodinámica en palabras

conservación de energía en termodinámica
Diseño físico de los cuatro dispositivos principales utilizados en el ciclo de Rankine y las transferencias de energía básicas.

Forma de ecuación:

IntE int = Q – W

donde E int representa la energía interna del material, que depende solo del estado del material (temperatura, presión y volumen). Q es el calor neto agregado al sistema y W es el trabajo neto realizado por el sistema. Debemos ser cuidadosos y consistentes al seguir las convenciones de signos para Q y W. Como W en la ecuación es el trabajo realizado por el sistema, entonces si el trabajo se realiza en el sistema, W será negativo y E int aumentará.

Del mismo modo, Q es positivo para el calor agregado al sistema, por lo que si el calor abandona el sistema, Q es negativo. Esto nos dice lo siguiente: la energía interna de un sistema tiende a aumentar si el sistema absorbe calor o si se realiza un trabajo positivo en el sistema. Por el contrario, la energía interna tiende a disminuir si el sistema pierde calor o si se realiza un trabajo negativo en el sistema. Debe agregarse que Q y W dependen de la ruta, mientras que E int es independiente de la ruta.

Forma diferencial:

dE int = dQ – dW

La energía interna E int de un sistema tiende a aumentar si se agrega energía como calor Q y tiende a disminuir si se pierde energía como trabajo W realizado por el sistema.

Vea también: Sistema abierto – Sistema cerrado – Sistema aislado

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es la Ley de afinidad? Ley de bombas: definición

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El rendimiento de la bomba centrífuga se puede cambiar por el cambio en el diámetro del impulsor o su velocidad de rotación. Las leyes de afinidad, o las leyes de la bomba, establecen cómo dichos cambios influyen en el rendimiento de la bomba. Ingenieria termal

Las leyes de afinidad – Leyes de bombas

La bomba centrífuga es una máquina muy capaz y flexible. No es necesario diseñar una bomba específica para cada sistema específico. El rendimiento de la bomba centrífuga se puede cambiar por el cambio en el diámetro del impulsor o su velocidad de rotación . Las leyes de afinidad , o las leyes de la bomba , establecen cómo dichos cambios influyen en el rendimiento de la bomba. Estas leyes se resumen en los siguientes puntos.

• El caudal o la capacidad es directamente proporcional a la velocidad de la bomba : duplica la velocidad / duplica el flujo.

Q ∝ n

• El cabezal de la bomba es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad de la bomba : duplica la velocidad / multiplica la presión por cuatro.

H p ∝ n 2

• La potencia requerida por el motor de la bomba es directamente proporcional al cubo de la velocidad de la bomba : duplica la velocidad / multiplica la potencia por ocho.

P ∝ n 3

Estos principios se aplican independientemente de la dirección del cambio en la velocidad o en el diámetro del impulsor. Cabe señalar que las leyes de afinidad dan resultados que son aproximados. Existe una discrepancia entre los valores hidráulicos reales y los calculados. Esta discrepancia se debe a cambios en la eficiencia hidráulica .

 

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Qué es la energía interna – Energía térmica – Definición

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La energía interna (también llamada energía térmica) se define como la energía asociada con formas microscópicas de energía. Es una cantidad extensa. Energía interna – Energía térmica

Energía interna – Energía térmica

La energía potencial y la energía cinética , que se discutió en capítulos anteriores, son formas macroscópicas de energía . Dependen de variables macroscópicas como la posición y la velocidad de los objetos.

En termodinámica, la energía interna (también llamada energía térmica ) se define como la energía asociada con formas microscópicas de energía . Es una cantidad extensa , depende del tamaño del sistema o de la cantidad de sustancia que contiene. La unidad SI de energía interna es el julio (J) . Es la energía contenida dentro del sistema, excluyendo la energía cinética de movimiento del sistema como un todo y la energía potencial del sistema. Las formas microscópicas de energía incluyen aquellas debidas a la rotación , vibración, traslación e interacciones.entre las moléculas de una sustancia. Ninguna de estas formas de energía se puede medir o evaluar directamente, pero se han desarrollado técnicas para evaluar el cambio en la suma total de todas estas formas microscópicas de energía.

Además, la energía se puede almacenar en los enlaces químicos entre los átomos que forman las moléculas. Este almacenamiento de energía a nivel atómico incluye energía asociada con estados orbitales de electrones, espín nuclear y fuerzas de unión en el núcleo.

La energía interna está representada por el símbolo U , y el cambio en la energía interna en un proceso es U 2 – U 1 .

Energía microscópica

La energía interna implica energía a escala microscópica . Se puede dividir en energía potencial microscópica, U pot , y energía cinética microscópica, U kin , componentes:

U = U pot + U kin

Energía microscópica - Energía internadonde la energía cinética microscópica, U kin , involucra los movimientos de todas las partículas del sistema con respecto al marco del centro de masa. Para un gas monoatómico ideal , esto es solo la energía cinética traslacional del movimiento lineal de los átomos. Las partículas monoatómicas no giran ni vibran. El comportamiento del sistema está bien descrito por la teoría cinética de los gases. La teoría cinética se basa en el hecho de que durante una colisión elástica entre una molécula con alta energía cinética y otra con baja energía cinética, parte de la energía se transferirá a la molécula de menor energía cinética. Sin embargo, para los gases poliatómicos hay rotación yenergía cinética vibracional también.

La energía potencial microscópica, U pot , involucra los enlaces químicos entre los átomos que forman las moléculas, las fuerzas de unión en el núcleo y también los campos de fuerza física dentro del sistema (por ejemplo, campos eléctricos o magnéticos).

En líquidos y sólidos hay un componente significativo de energía potencial asociado con las fuerzas de atracción intermoleculares .

Energía interna específica

La energía interna específica (u) de una sustancia es su energía interna por unidad de masa. Es una propiedad intensiva . Es igual a la energía interna total (U) dividida por la masa total (m).

u = U / m

dónde:

u = energía interna específica (J / kg)

U = energía interna (J)

m = masa (kg)

Energía interna de un gas ideal

La energía interna es el total de toda la energía asociada con el movimiento de los átomos o moléculas en el sistema. Las formas microscópicas de energía incluyen aquellas debidas a la rotación , vibración , traslación e interacciones entre las moléculas de una sustancia.

Gas monoatómico

Para un gas ideal monoatómico (como helio, neón o argón), la única contribución a la energía proviene de la energía cinética traslacional . La energía cinética traslacional promedio de un solo átomo depende solo de la temperatura del gas y está dada por la ecuación

K promedio = 3/2 kT.

La energía interna de n moles de un gas ideal monoatómico (un átomo por molécula) es igual a la energía cinética promedio por molécula multiplicada por el número total de moléculas, N:

E int = 3/2 NkT = 3/2 nRT

donde n es el número de moles. Cada dirección (x, y y z) contribuye (1/2) nRT a la energía interna. Aquí es donde entra en juego la idea de equipartición de energía: cualquier otra contribución a la energía también debe contribuir (1/2) nRT. Como se puede ver, la energía interna de un gas ideal depende solo de la temperatura y la cantidad de moles de gas.

Molécula Diatómica

Si las moléculas de gas contienen más de un átomo, hay tres direcciones de traslación , y la energía cinética rotacional también contribuye, pero solo para rotaciones alrededor de dos de los tres ejes perpendiculares. Las cinco contribuciones a la energía (cinco grados de libertad) dan:

Gas ideal diatómico:

E int = (5/2) NkT = (5/2) nRT

Esto es solo una aproximación y se aplica a temperaturas intermedias. A bajas temperaturas solo contribuye la energía cinética traslacional, y a temperaturas más altas dos vibraciones aportan dos contribuciones adicionales (energía cinética y potencial).

La energía interna será mayor a una temperatura dada que para un gas monoatómico, pero seguirá siendo función solo de la temperatura para un gas ideal.

La energía interna de los gases reales también depende principalmente de la temperatura, pero de manera similar a la Ley del Gas Ideal , la energía interna de los gases reales también depende en cierta medida de la presión y el volumen. Todos los gases reales se aproximan al estado ideal a bajas presiones (densidades). A bajas presiones, las moléculas están lo suficientemente separadas como para que no interactúen entre sí. La energía interna de líquidos y sólidos es bastante complicada, ya que incluye la energía potencial eléctrica asociada con las fuerzas (o enlaces “químicos”) entre átomos y moléculas.

Segunda ley de Joule

Para cualquier gas cuya ecuación de estado esté dada exactamente por pV = nRT (o pv = RT), la energía interna específica depende solo de la temperatura. Esta regla fue encontrada originalmente en 1843 por Joule experimentalmente para gases reales y se conoce como la segunda ley de Joule :

La energía interna de una masa fija de un gas ideal depende solo de su temperatura (no de presión o volumen).

La entalpía específica de un gas descrita por pV = nRT también depende solo de la temperatura. Tenga en cuenta que la entalpía es la cantidad termodinámica equivalente al contenido total de calor de un sistema. Es igual a la energía interna del sistema más el producto de presión y volumen. En variables intensivas, la segunda ley de Joule está dada por h = h (T) = u (T) + pv = u (T) + RT .

Estas tres ecuaciones constituyen el modelo de gas ideal, resumido de la siguiente manera:

pv = RT

u = u (T)

h = h (T) = u (T) + RT

Energía interna y la primera ley de la termodinámica.

En termodinámica, el concepto de energía se amplía para tener en cuenta otros cambios observados, y el principio de conservación de la energía se extiende para incluir una amplia variedad de formas en que los sistemas interactúan con su entorno. Las únicas formas en que se puede cambiar la energía de un sistema cerrado son mediante la transferencia de energía por trabajo o por calor . Además, según los experimentos de Joule y otros, un aspecto fundamental del concepto de energía es que la energía se conserva. Este principio se conoce como  la primera ley de la termodinámica . La primera ley de la termodinámica se puede escribir en varias formas:

En palabras:

primera ley de la termodinámica en palabras

conservación de energía en termodinámica
Diseño físico de los cuatro dispositivos principales utilizados en el ciclo de Rankine y las transferencias de energía básicas.

Forma de ecuación:

IntE int = Q – W

donde E int representa la energía interna del material, que depende solo del estado del material (temperatura, presión y volumen). Q es el calor neto agregado al sistema y W es el trabajo neto realizado por el sistema. Debemos ser cuidadosos y consistentes al seguir las convenciones de signos para Q y W. Como W en la ecuación es el trabajo realizado por el sistema, entonces si el trabajo se realiza en el sistema, W será negativo y E int aumentará.

Del mismo modo, Q es positivo para el calor agregado al sistema, por lo que si el calor abandona el sistema, Q es negativo. Esto nos dice lo siguiente: la energía interna de un sistema tiende a aumentar si el sistema absorbe calor o si se realiza un trabajo positivo en el sistema. Por el contrario, la energía interna tiende a disminuir si el sistema pierde calor o si se realiza un trabajo negativo en el sistema. Debe agregarse que Q y W dependen de la ruta, mientras que E int es independiente de la ruta.

Forma diferencial:

dE int = dQ – dW

La energía interna E int de un sistema tiende a aumentar si se agrega energía como calor Q y tiende a disminuir si se pierde energía como trabajo W realizado por el sistema.

Vea también: Sistema abierto – Sistema cerrado – Sistema aislado

Distinguir temperatura, calor y energía interna

Usando la teoría cinética, se puede hacer una distinción clara entre estas tres propiedades.

  • La temperatura está relacionada con las energías cinéticas de las moléculas de un material. Es la energía cinética promedio de las moléculas individuales.
  • La energía interna se refiere a la energía total de todas las moléculas dentro del objeto. Es una propiedad extensa , por lo tanto, cuando dos lingotes de acero caliente de igual masa pueden tener la misma temperatura, pero dos de ellos tienen el doble de energía interna que uno.
  • Finalmente, el calor es la cantidad de energía que fluye de un cuerpo a otro de forma espontánea debido a su diferencia de temperatura.

Debe agregarse, cuando existe una diferencia de temperatura , el calor fluye espontáneamente del sistema más cálido al sistema más frío . Por lo tanto, si un cubo de acero de 5 kg a 100 ° C se pone en contacto con un cubo de acero de 500 kg a 20 ° C, el calor fluye desde el cubo a 300 ° C al cubo a 20 ° C, aunque la energía interna del cubo de 20 ° C es mucho mayor porque hay mucho más.

Un concepto particularmente importante es el equilibrio termodinámico . En general, cuando dos objetos se ponen en contacto térmico , el calor fluirá entre ellos hasta que se equilibren entre sí.

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¿Qué es la operación paralela de bombas centrífugas? Definición

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El funcionamiento en paralelo de las bombas centrífugas se utiliza para aumentar el caudal a través del sistema. Las bombas que funcionan en paralelo toman su succión de un cabezal común. Ingenieria termal

Operación paralela de bombas centrífugas

Para aumentar el caudal volumétrico en un sistema o para compensar grandes pérdidas mayores o menores , las bombas centrífugas se utilizan a menudo en paralelo o en serie .

El funcionamiento en paralelo de las bombas centrífugas se utiliza para aumentar el caudal a través del sistema. Las bombas que funcionan en paralelo toman su succión de un cabezal común y descargan en una descarga común . Si bien la cabeza cambia solo ligeramente, el flujo casi se duplica en cualquier punto dado. Debe tenerse en cuenta que el caudal volumétrico es en realidad menos del doble del caudal logrado mediante el uso de una sola bomba. Esto es causado por una mayor pérdida de carga del sistema como resultado de un mayor caudal.

funcionamiento paralelo de bombas centrífugas

 

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¿Qué es la energía potencial gravitacional? Definición

por
La energía potencial gravitacional (U) es la energía que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitacional. El potencial gravitacional es por unidad de masa. Ingenieria termal

Energía potencial gravitacional

En la mecánica clásica, la energía potencial gravitacional (U) es la energía que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitacional . El potencial gravitacional (V; la energía gravitacional por unidad de masa) en una ubicación es igual al trabajo (energía transferida) por unidad de masa que se necesitaría para mover el objeto desde una ubicación de referencia fija a la ubicación del objeto. El uso más común de la energía potencial gravitacional es para un objeto cerca de la superficie de la Tierra donde se puede suponer que la aceleración gravitacional es constante a aproximadamente 9.8 m / s 2 .

U = mgh

Conservación de la energía mecánica.

Primero se declaró el principio de Conservación de la Energía Mecánica :

La energía mecánica total (definida como la suma de su potencial y energías cinéticas) de una partícula sobre la que actúan solo fuerzas conservadoras es constante .

ejemplo de conservación de energía mecánica

Ver también: Conservación de la energía mecánica.

Un sistema aislado es aquel en el que ninguna fuerza externa causa cambios de energía. Si solo las fuerzas conservadoras actúan sobre un objeto y U es la función de energía potencial para la fuerza conservadora total, entonces

E mech = U + K

La energía potencial, U , depende de la posición de un objeto sometido a una fuerza conservadora.

ecuación de energía potencial

Se define como la capacidad del objeto para hacer trabajo y aumenta a medida que el objeto se mueve en la dirección opuesta a la dirección de la fuerza.

La energía potencial asociada con un sistema que consiste en la Tierra y una partícula cercana es la  energía potencial gravitacional .

ecuación de energía potencial gravitacional

La energía cinética, K , depende de la velocidad de un objeto y es la capacidad de un objeto en movimiento para trabajar en otros objetos cuando choca con ellos.

 K = ½ mv 2

La definición mencionada anteriormente ( E mech = U + K ) supone que el sistema está libre de fricción y otras fuerzas no conservativas . La diferencia entre una fuerza conservadora y una no conservadora es que cuando una fuerza conservadora mueve un objeto de un punto a otro, el trabajo realizado por la fuerza conservadora es independiente del camino.

En cualquier situación real, las fuerzas de fricción y otras fuerzas no conservativas están presentes, pero en muchos casos sus efectos en el sistema son tan pequeños que el principio de conservación de la energía mecánica puede usarse como una aproximación justa. Por ejemplo, la fuerza de fricción es una fuerza no conservativa, porque actúa para reducir la energía mecánica en un sistema.

Tenga en cuenta que las fuerzas no conservativas no siempre reducen la energía mecánica. Una fuerza no conservadora cambia la energía mecánica, hay fuerzas que aumentan la energía mecánica total, como la fuerza proporcionada por un motor o motor, también es una fuerza no conservativa.

Bloque deslizándose por una pendiente inclinada sin fricción

El bloque de 1 kg comienza a una altura H (digamos 1 m) sobre el suelo, con energía potencial mgH y energía cinética que es igual a 0. Se desliza hacia el suelo (sin fricción) y llega sin energía potencial y energía cinética. K = ½ mv 2 . Calcule la velocidad del bloque en el suelo y su energía cinética.

E mech = U + K = constante

=> ½ mv 2 = mgH

=> v = √2gH = 4.43 m / s

=> K 2 = ½ x 1 kg x (4.43 m / s) 2 = 19.62 kg.m 2 .s -2 = 19.62 J

Péndulo

conservación de péndulo de energía mecánicaSuponga un péndulo (bola de masa m suspendida en una cuerda de longitud L que hemos levantado para que la bola esté a una altura H <L por encima de su punto más bajo en el arco de su movimiento de cuerda estirada. El péndulo está sujeto al conservador fuerza gravitacional donde las fuerzas de fricción como el arrastre de aire y la fricción en el pivote son insignificantes.

Lo liberamos del reposo. ¿Qué tan rápido va en la parte inferior?

conservación de péndulo de energía mecánica2

El péndulo alcanza la mayor energía cinética y la menor energía potencial cuando está en posición vertical , porque tendrá la mayor velocidad y estará más cerca de la Tierra en este punto. Por otro lado, tendrá la menor energía cinética y la mayor energía potencial en las posiciones extremas de su oscilación, porque tiene velocidad cero y está más lejos de la Tierra en estos puntos.

Si la amplitud se limita a pequeñas oscilaciones, el período T de un péndulo simple, el tiempo necesario para un ciclo completo, es:

período-de-péndulo-conservación-de-energía

donde L es la longitud del péndulo yg es la aceleración local de la gravedad. Para columpios pequeños, el período de columpio es aproximadamente el mismo para columpios de diferentes tamaños. Es decir,  el período es independiente de la amplitud .

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es la operación en serie de bombas centrífugas? Definición

por
El funcionamiento en serie de las bombas centrífugas se utiliza para superar la pérdida de carga del sistema grande o para aumentar la presión cuando se inyecta líquido en un sistema de alta presión. Ingenieria termal

Operación en serie de bombas centrífugas (Booster)

Para aumentar el caudal volumétrico en un sistema o para compensar grandes pérdidas mayores o menores , las bombas centrífugas se utilizan a menudo en paralelo o en serie .

La operación en serie de las bombas centrífugas se utiliza para superar la pérdida de carga del sistema grande o para aumentar la presión cuando se inyecta líquido en un sistema de muy alta presión (por ejemplo, sistemas de inyección de seguridad de alta presión en PWR , donde se usan bombas de etapas múltiples).

Cuando una bomba centrífuga se opera en un circuito cerrado, la presión de descarga resultante será simplemente la suma de la presión de succión y la presión normalmente desarrollada por la bomba cuando funciona a presión de succión cero. Por lo tanto, es muy adecuado para su uso como bomba de refuerzo cuando se opera en serie. El cabezal producido por dos o más bombas es igual a la suma de los cabezales individuales . El caudal volumétrico desde la entrada de la primera bomba hasta la salida de la segunda permanece igual. En la aplicación práctica, las bombas de etapas múltiples ( bomba de impulsor múltiple ) se construyen para alcanzar una altura de bomba más alta.

Operación en serie de bombas centrífugas

 

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El ejemplo de energía potencial – Definición

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La energía potencial gravitacional, la energía potencial elástica y la energía potencial eléctrica son ejemplos típicos de energía potencial. Ingenieria termal

Ejemplos de energía potencial

Energía potencial gravitacional:

En la mecánica clásica, la energía potencial gravitacional (U) es la energía que posee un objeto debido a su posición en un campo gravitacional. El potencial gravitacional (V; la energía gravitacional por unidad de masa) en una ubicación es igual al trabajo (energía transferida) por unidad de masa que sería necesario para mover el objeto desde una ubicación de referencia fija a la ubicación del objeto. El uso más común de la energía potencial gravitacional es para un objeto cerca de la superficie de la Tierra donde se puede suponer que la aceleración gravitacional es constante a aproximadamente 9.8 m / s 2 .

U = mgh

Energía potencial elástica :

La energía potencial elástica es la energía potencial almacenada como resultado de la deformación de un objeto elástico, como el estiramiento de un resorte. Depende de la constante de resorte k, así como de la distancia estirada.

U = 1/2 kx 2

Energía potencial eléctrica :

La energía potencial eléctrica es una energía potencial que resulta de fuerzas conservadoras de Coulomb y está asociada con la configuración de un conjunto particular de cargas puntuales dentro de un sistema definido. Por ejemplo, si una carga positiva Q se fija en algún punto del espacio, cualquier otra carga positiva que se acerque a ella experimentará una fuerza repulsiva y, por lo tanto, tendrá energía potencial.

U = kQq / r

 

Bloque deslizándose por una pendiente inclinada sin fricción

El bloque de 1 kg comienza a una altura H (digamos 1 m) sobre el suelo, con energía potencial mgH y energía cinética que es igual a 0. Se desliza hacia el suelo (sin fricción) y llega sin energía potencial y energía cinética. K = ½ mv 2 . Calcule la velocidad del bloque en el suelo y su energía cinética.

E mech = U + K = constante

=> ½ mv 2 = mgH

=> v = √2gH = 4.43 m / s

=> K 2 = ½ x 1 kg x (4.43 m / s) 2 = 19.62 kg.m 2 .s -2 = 19.62 J

Péndulo

conservación de péndulo de energía mecánicaSuponga un péndulo (bola de masa m suspendida en una cuerda de longitud L que hemos levantado para que la bola esté a una altura H <L por encima de su punto más bajo en el arco de su movimiento de cuerda estirada. El péndulo está sujeto al conservador fuerza gravitacional donde las fuerzas de fricción como el arrastre de aire y la fricción en el pivote son insignificantes.

Lo liberamos del reposo. ¿Qué tan rápido va en la parte inferior?

conservación de péndulo de energía mecánica2

El péndulo alcanza la mayor energía cinética y la menor energía potencial cuando está en posición vertical , porque tendrá la mayor velocidad y estará más cerca de la Tierra en este punto. Por otro lado, tendrá la menor energía cinética y la mayor energía potencial en las posiciones extremas de su oscilación, porque tiene velocidad cero y está más lejos de la Tierra en estos puntos.

Si la amplitud se limita a pequeñas oscilaciones, el período T de un péndulo simple, el tiempo necesario para un ciclo completo, es:

período-de-péndulo-conservación-de-energía

donde L es la longitud del péndulo yg es la aceleración local de la gravedad. Para columpios pequeños, el período de columpio es aproximadamente el mismo para columpios de diferentes tamaños. Es decir,  el período es independiente de la amplitud .

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¿Qué es la cabeza de succión positiva neta? Definición

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El cabezal de succión positivo neto o NPSH para bombas se puede definir como la diferencia entre la presión de succión y la presión de saturación del fluido. Ingenieria termal

Cabeza de succión positiva neta


Cabeza de succión positiva netaEl cabezal de succión positivo neto o NPSH para bombas se puede definir como la diferencia entre la presión de succión y la presión de saturación del fluido, expresada en términos de altura de la columna de líquido. NPSH se usa para medir qué tan cerca está un fluido de las condiciones saturadas. Bajar la presión en el lado de succión puede inducir cavitación. Si se produce cavitación, el colapso violento de la burbuja de cavitación crea una onda de choque que puede tallar el material de los componentes internos de la bomba (generalmente el borde de ataque del impulsor) y crea un ruido que a menudo se describe como “grava de bombeo”. Además, el aumento inevitable de la vibración puede causar otras fallas mecánicas en la bomba y el equipo asociado.

Cabezal de succión positivo neto - definición

En general, hay dos cabezales de succión definidos en hidráulica:

  • NPSH disponible (NPSHa) : la presión absoluta en el puerto de succión de la bomba. NPSHa es una función de la temperatura del agua. A medida que aumenta la temperatura de entrada, NPSHa disminuye, porque la presión de saturación disminuye.
  • NPSH requerido (NPSHR): la presión mínima requerida en el puerto de succión de la bomba para evitar que la bomba cavite. NPSHa no es una función de la temperatura del agua.

NPSHA es una función de su sistema y debe calcularse, mientras que NPSHR es una función de la bomba y debe ser proporcionada por el fabricante de la bomba. Durante el funcionamiento, el NPSH disponible debe mantenerse a un nivel mayor que el NPSH requerido por el fabricante de la bomba. Se ha encontrado que las tasas de cavitación aumentan rápidamente con el aumento en la tasa de flujo de volumen. Esto se puede ver en la imagen, a medida que aumenta el caudal de volumen, NPSH requiere aumentos, pero el NPSH disponible disminuye.

¿Cómo aumentar el NPSH disponible?

Para evitar la cavitación por succión, el NPSH disponible debe aumentarse tanto como sea posible. La única forma de aumentar el NPSH disponible es aumentar la presión en la entrada de la bomba:

  • Baje el nivel de la bomba
  • Elevar el nivel del depósito
  • Reducción de RPM del motor si es posible
  • Reduzca las pérdidas menores  aguas arriba de la bomba.
  • Reduzca las pérdidas importantes  aguas arriba de la bomba.
    • Acortar la longitud de la tubería
    • Use una tubería más lisa
  • Aumento del diámetro del ojo del impulsor.
  • Uso de una bomba de refuerzo para alimentar la bomba principal.

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