Ar, cuja densidade é
entra no duto de um sistema de ar condicionado à vazão de volume de
. Se o diâmetro do duto for de 16 in determine a velocidade do ar na entrada do duto e a vazão de massa do ar. (R. 5,37 ft/s e 0,615 lbm/s)
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um problema onde o ar, com densidade de
, está entrando em um duto de ar condicionado com uma vazão de volume de
. O diâmetro desse duto é de 16 polegadas. Nosso objetivo aqui é descobrir duas coisas: a velocidade do ar na entrada do duto e a vazão de massa do ar. Para isso, vamos usar conceitos de fluxo volumétrico e fluxo de massa.
Passo 2
Primeiro, vamos converter todas as unidades para que fiquem consistentes. O diâmetro do duto está em polegadas, então vamos converter para pés, já que a vazão está em pés cúbicos por minuto.
Passo 3
Agora, precisamos achar a área da seção transversal do duto, que é circular. A fórmula para a área de um círculo é:
Substituindo o diâmetro:
Passo 4
Com a área do duto e a vazão de volume, podemos encontrar a velocidade do ar. A relação entre vazão volumétrica (
), área (
) e velocidade (
) é dada por:
Queremos encontrar
, então rearranjamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Passo 5
Mas a velocidade está em pés por minuto e queremos em pés por segundo. Vamos converter:
Passo 6
Agora, vamos calcular a vazão de massa (
). A vazão de massa é dada pela fórmula:
Onde
é a densidade do ar e
é a vazão volumétrica. Mas precisamos que a vazão volumétrica esteja em pés cúbicos por segundo para que as unidades fiquem corretas.
Primeiro, convertemos
:
Agora, aplicamos na fórmula da vazão de massa:
Resposta
A velocidade do ar na entrada do duto é de aproximadamente
e a vazão de massa do ar é de
.