Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 47
13.47 Um grande tanque termicamente isolado, pressurizado a 620 kPa (manométrica), fornece ar para um bocal convergente que descarrega para a atmosfera. A temperatura inicial no tanque é 127ºC. Quando o escoamento através do bocal é iniciado, qual é o número de Mach no plano de saída do bocal? Qual é a pressão no plano de saída quando o escoamento é iniciado? Em que condição o número de Mach no plano de saída será modificado? Como vai variar a pressão no plano de saída com o tempo? Como vai variar a vazão através do bocal com o tempo? Qual a sua estimativa para a temperatura do ar no tanque quando a vazão de ar através do bocal aproximar de zero?
Passo 1
Primeiramente, para calcular o valor de Mach, vamos verificar se o escoamento é enforcado:
Portanto, como acontece enforcamento, o valor de
Sendo assim, sua pressão será:
Lembrando que k = 1,4
Como podemos analisar, está equação, em função da pressão, tem um decaimento exponencial.
Passo 2
Agora vamos usar a equação das razões e pressão para determinar a temperatura:
Passo 3
Quando a vazão mássica se aproxima a zero, , pelo fato de não haver alteração no número de mach, tampouco na pressão do sistema.