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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 53

13.53 Um bocal convergente­divergente, projetado para expandir ar até  M s =   3,0 , tem área de saída de  250   m m 2 . O bocal está aparafusado na lateral de um grande tanque e descarrega para a atmosferapadrão. O ar no tanque está pressurizado a   4,5   M P a (manométrica) a  750   K . Considere que o escoamento seja isentrópico no bocal. Avalie a pressão no plano de saída do bocal. Calcule a vazão mássica de ar através do bocal.

Passo 1

Pela equação da razão das pressões e das temperaturas, vamos calcular a pressão absoluta e a temperatura na seção de saída :

P 0 P s = 1 + k - 1 2 M s ² k / k - 1

P s = 125   k P a

T 0 T s = 1 + k - 1 2 M s 2

T s = 268   K

Passo 2

Agora vamos calcular a velocidade do som neste meio e a massa específica:

c s =   k R T s = 328 m s

ρ s = p s R T s = 1,63 k g m 3

Passo 3

Por fim determinaremos a velocidade e a massa específica pelas seguintes relações:

V e = M e c e = 3.328 = 984 m s

m ˙ = ρ s . A s . V s =   0,401 k g s

Resposta

P s = 125   k P a

m ˙ = 0,401 k g s

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