Evaluación04_sol

Vista previa del material en texto

ESCUELA DE INGENIERÍA AERONÁUTICA Y DEL ESPACIO 
 
Aerorreactores y Turbinas de Gas (3º PA)                                                               24.05.13 
 
EVALUACIÓN 4 
 
Instrucciones: 
En las preguntas 1 a 20, numeradas a continuación, sólo existe una respuesta cierta. 
Marque en la hoja de respuestas la solución en la casilla correspondiente al número de 
la pregunta. 
Cada respuesta acertada valdrá un punto. 
Los errores puntúan negativamente (-0,5 puntos). 
 
PREGUNTAS 
 
1. A	12500	rpm,	el	gasto	de	aire	referido	a	la	atmósfera	estándar	de	un	turborreactor	es	
250	kg/s.	Si	se	ensaya	a	T0	=	270	K	y	P0	=	95	kPa	y	se	obtiene	un	gasto	de	275	kg/s,	las	
revoluciones	del	turborreactor	
a) Han	sido	mayores	de	12500	rpm.	
b) Han	sido	menores	de	12500	rpm.	
c) Han	sido	iguales		a	12500	rpm.	
d) No	se	puede	saber.	
	
2. A	 12500	 rpm,	 el	 consumo	 de	 combustible	 referido	 a	 la	 atmósfera	 estándar	 de	 un	
turborreactor	 es	1,2	kg/s.	 Si	 se	 ensaya	a	T0	=	270	K	y	P0	=	95	kPa	y	 se	obtiene	un	
consumo	de	1,3	kg/s,	las	revoluciones	del	turborreactor	
a) Han	sido	mayores	de	12500	rpm.	
b) Han	sido	menores	de	12500	rpm.	
c) Han	sido	iguales		a	12500	rpm.	
d) No	se	puede	saber.	
	
	
	 	
3. La	 relación	 de	 presiones	 de	 un	 escalón	 de	 compresor,	 si	 se	 mantiene	 constante	 su	
velocidad	de	giro	y	rendimiento,	es:	
a) Mayor	cuanto	mayor	es	el	ángulo	girado	por	la	corriente	en	el	estator.	
b) Independiente	del	ángulo	girado	por	la	corriente	en	el	estator.	
c) Menor	cuanto	mayor	es	el	ángulo	girado	por	la	corriente	en	el	estator.	
d) Independiente	del	ángulo	girado	por	la	corriente	en	el	rotor.	
	
4. En	una	cámara	de	combustión,	supuesto	fluido	no	viscoso,	las	pérdidas	de	presión	de	
remanso:	
a) Serían	siempre	nulas	
b) Dependen	de	la	cantidad	de	combustible	quemada	
c) No	dependen	del	tipo	de	fluido	
d) Dependen	fundamentalmente	del	tipo	de	cámara	
	
5. Los	 difusores	 de	 entrada	 (toma	dinámica)	 para	 vuelo	 supersónico	 tiene	 usualmente	
forma	de	cuña,	bien	sea	con	cono	saliente	en	el	centro	o	con	sección	de	entrada	oblicua	
respecto	al	eje	del	motor.	La	razón	es:	
a) Controlar	el	gasto	de	entrada	al	motor	
b) Disminuir	las	pérdidas	de	presión	de	remanso	
c) Meramente	estética	
d) Disminuir	el	tamaño	de	la	toma	dinámica	
	
6. Una	tobera	convergente,	 funcionando	en	condiciones	críticas,	 se	ha	 transformado	en	
una	 convergente	 divergente	 (CON‐DI),	 añadiendo	 un	 divergente	 con	 As/A8=2.	 Si	 se	
mantienen	constantes	sus	condiciones	de	entrada,	dicha	transformación	originaría:	
a) Una	subida	del	gasto	que	circula	por	la	tobera	
b) Una	subida	del	parámetro	de	gasto	
c) La	caída	del	velocidad	de	salida	
d) Una	subida	de	la	velocidad	de	salida	
	
7. Se	 tiene	 un	 turborreactor	 de	 flujo	 único	 con	 tobera	 convergente‐divergente	
(CONDI)	 funcionando	 en	 condiciones	 críticas.	 ¿Qué	 le	 ocurriría	 al	 punto	 de	
funcionamiento	sobre	el	diagrama	del	compresor	si	se	varía	área	de	salida	de	la	
tobera		y	se	mantienen	constantes	la	relación	T4t/T2t	y	el	área	de	la	garganta	de	
la	tobera?	
a)	No	cambia	
b)	La	relación	de	presiones	del	compresor	sube	
c)	La	relación	de	presiones	del	compresor	baja	
d)	No	se	sabe		
	
	 	
8. Se	dispone	de	los	datos	de	presión	y	temperatura	de	remanso	en	la	entrada	así	
como	 del	 gasto	 de	 una	 turbina	 funcionando	 en	 banco	 de	 pruebas	 y	 en	
condiciones	 críticas	 (G=50	 kg/s,	 T=1400	K,	 P=2000	 kPa).	 ¿Qué	 gasto	 pasaría	
por	 la	 turbina	 si	 se	 cambia	 su	 punto	 de	 funcionamiento	 a	 una	 T=1200	 K	 y	
P=1500	 kPa?.	 Supóngase	 que	 la	 turbina	 sigue	 funcionando	 en	 condiciones	
críticas.	
a)	50.00	kg/s	
b)	40.50	kg/s	
c)	43.50	kg/s	
d)	52.12	kg/s	
	
9. Un	motor	con	tobera	convergente	de	área	de	salida	variable,	trabajando	con	turbina	y	
tobera	en	condiciones	críticas	
a) Presenta	una	única	línea	de	funcionamiento	sobre	el	mapa	del	compresor	
b) Presenta	 una	 familia	 de	 líneas	 de	 funcionamiento	 sobre	 el	 mapa	 del	 compresor	
función	del	Mach	de	vuelo.	
c) Presenta	 una	 familia	 de	 líneas	 de	 funcionamiento	 sobre	 el	 mapa	 del	 compresor	
función	del	área	de	salida	de	la	tobera.	
d) Presenta	 una	 doble	 familia	 de	 líneas	 de	 funcionamiento	 sobre	 el	 mapa	 del	
compresor	función	del	Mach	de	vuelo	y	del	área	de	salida	de	la	tobera.	
	
10. En	 un	 motor	 monoeje	 que	 funciona	 con	 turbina	 crítica	 y	 tobera	 subsónica	
(desbloqueada)	que	se	puede	decir	cuando	aumenta	la	altitud	de	vuelo	manteniendo	
constante	la	velocidad	de	vuelo	(V0)	y	la	relación	de	compresión	
a) Que	el	parámetro	de	gasto	del	compresor	aumenta	
b) Que	la	T4t	va	como	la	T2t.	
c) Que	la	relación	T4t/T5t	es	constante	
d) Que	la	tobera	puede	bloquearse.	
	
11. Cuando	 en	 un	 turborreactor	 mono‐eje	 funcionando	 con	 turbina	 y	 tobera	 en	
condiciones	 críticas	 se	 aumentan	 el	 área	 de	 la	 garganta	 de	 la	 tobera	 manteniendo	
T4t/T2t	constante	
a) La	relación	de	presión	del	compresor	baja	
b) El	parámetro	de	gasto	de	la	turbina	baja	
c) La	relación	combustible/aire	sube	
d) El	parámetro	de	gasto	del	compresor	sube	
	
12. La	EPR	máxima	en	despegue	de	un	motor	de	“Empuje	Constante”	=	100kN	hasta	30	ºC	
es	3,21.	Este	valor	se	corresponde	con	el	funcionamiento	a	máxima	temperatura	T4t	y	
para	unas	condiciones	T0	=	30	ºC	y	P0	=	101325	Pa.	Despegando	en	un	día	con	T0	=	27	
ºC	y	P0	=	90000	Pa	
a) La	EPR	será	igual	a	3,21	
b) La	EPR	será	menor	que	3,21	
c) El	empuje	será	menor	que	100	kN.	
d) Ninguna	de	las	anteriores.		
	
13. Dos	 motores	 iguales	 de	 empuje	 constante	 están	 trabajando	 en	 el	 mismo	 punto	
adimensional.	 Si	 el	 motor	 A	 despega	 con	 una	 presión	 ambiente	 de	 105	 kPa	 y	 el	 B	
despega	con	una	presión	ambiente	de	95	kPa.	
a) El	empuje	del	motor	A	es	mayor	que	el	del	motor	B	
b) El	empuje	del	motor	A	es	menor	que	el	del	motor	B	
c) Los	empujes	de	ambos	son	constantes.	
d) No	se	sabe		
	
14. Dos	motores,	funcionando	con	tobera	crítica,	descienden	a	T4t	constante.	A	la	misma	
altura,	el	motor	A	vuela	con	un	M0	=	0,9;	mientras	que	el	motor	B	vuela	con	un	M0	=	
0,75.	 Si	 en	 la	maniobra,	 la	 tobera	 de	 uno	 de	 los	motores	 ha	 dejado	 de	 funcionar	 en	
condiciones	críticas,	se	puede	decir	que,	en	esta	última	condición		
a) La	relación	de	compresión	del	motor	A	es	función	de	M0	
b) La	relación	de	compresión	del	motor	B	es	función	de	M0	
c) El	parámetro	de	gasto	del	motor	A	es	mayor	que	el	del	B	
d) El	Parámetro	de	empuje	de	ambos	motores	es	el	mismo.	
	
15. En	un		turborreactor	de	geometría	fija	cuando	disminuye	la	presión	ambiente,	
para	mantener	el	empuje	constante	es	necesario:	
a) 		Aumentar	EPR.	
b) 		Mantener	EPR	constante.	
c) 		Disminuir	EPR.	
 
 
 
 
Instrucciones: 
 
Las preguntas siguientes, numeradas de 21 a 28, sólo admiten una respuesta numérica. 
Escriba y marque, según indican las instrucciones de la hoja de respuestas, la solución 
correcta. 
En estas preguntas no se puntuará negativamente en caso de fallo. 
Se obtendrá un punto por pregunta, si la solución numérica indicada se corresponde 
con la solución correcta ± 2%. Excepto cuando la solución numérica se corresponda con 
un hecho teórico; en este caso no se aceptará error alguno; por ejemplo, el rendimiento 
adiabático de un compresor en una evolución ideal es = 1. 
Suponga, para el aire, siempre que no se indique lo contrario, que  = 1,4 y R = 287,074 
J/kg/K. 
EJERCICIOS 
21.	 Un	 compresor	 funcionando	 en	 condiciones	 ISA	 (P0	=	 101,325	 kPa,	 T0	=	 288,15	 K)	
proporciona	 un	 gasto	 de	 50	 kg/s	 para	 unas	 vueltas	 dadas.	 Si	 se	 mantienen	 las	 vueltas	
aerodinámicas	y	 la	relación	de	presiones	del	compresor	(
t
N
T2
, c ),	 cuál	sería	el	nuevo	
gasto,	en	kg/s,	para	P0	=	90	kPa,	T0	=	288,15	K.	44,4	
	
22.		Una	turbina,	funcionando	en	un	banco	de	turbinas	y	en	condiciones	críticas,	admite	un	
gasto	de	60	 kg/s	para	una	T4t	=	1400	K	 y	P4t	=	400	kPa.	 	 Cuál	 sería	 su	gasto,	 en	kg/s,	 si	
manteniendo	 la	presión	de	entrada	 se	disminuye	 su	 temperaturade	 entada	en	un	20%.	
67,1	
	
Un	 turborreactor	 de	 flujo	 único	 despegando	 de	 un	 aeropuerto	 con	 P0=101.325	 kPa	 y	
T0=288	K,	proporciona	un	empuje	de	100	kN	para	una	EPR=3.5.		
23. ¿Qué	empuje	proporcionaría	si,	para	la	misma	EPR,	despega	de	un	nuevo	aeropuerto	
con	P0=90.325	kPa	y	T0=288	K?.				89,14	
24. ¿Qué	EPR	debería	poner	para	mantener	el	empuje	en	el	segundo	aeropuerto?.				3,83	
 
25. Un turborreactor en crucero, funcionando con tobera crítica, pasa de una altura de vuelo 
(T0= 240 K, M0=0.8),   a una nueva altura de vuelo T0= 260 K con T4t=constante. ¿Cuál debería 
ser  su Mach  de  vuelo,  a  la  nueva  altura  de  vuelo,  si  se  desea  que  no  cambie  el  punto  de 
funcionamiento del generador de gas del motor?.    0,454