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Enunciado

Termodinâmica - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 34

Dióxido de carbono, em um grande tanque a 100°C e 151 kPa, descarrega por um bocal convergente cuja área da garganta é de 5 c m 2 . Aplicando a teoria de gás perfeito isentrópica, calcule (a) a temperatura de saída e (b) a vazão em massa.

Passo 1

E simbora!

Da Tabela A.4 conseguimos resgatar R = 189   m 2 / s 2 K e k = 1,3 , assim, vamos encontrar o Mach da saída pela seguinte expressão:

p 0 p = 151000   P a 101350   P a = 1 + k - 1 2 M a e 2 k k - 1 = 1 + 0,15 M a e 2 1,3 0,3 → M a e = 0,802

Assim,

T e = T 0 1 + k - 1 2 M a e 2 = 373   K 1 + 0,15 0,802 2 = 340   K = 67 ° C

Passo 2

Temos que,

m ˙ R T 0 A p 0 = 2 k k - 1   p p 0 2 k 1 - p p 0 k - 1 k

m ˙ 189 m 2 s 2 K 373   K 0,0005   m 2 151000   P a = 2 1,3 0,3 101350 P a 151000 P a 2 1,3 1 - 101350 P a 151000 P a 0,3 1,3

m ˙ = 0,183   k g / s

Resposta

  1. 67°C
  2. 0,183 kg/s
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