Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas Abrangentes - Ex. 2
Dois grandes tanques de ar, um a 400 K e 300 kPa e outro a 300 K e 100 kPa, são conectados por um tubo reto de 6 m de comprimento e 5 cm de diâmetro. O fator de atrito médio é de 0,0225. Admitindo escoamento adiabático, calcule a vazão em massa através do tubo.
Passo 1
Fala aí, galera!!! Bora pra mais um “lerigou” da mecânica dos fluidos?
O tanque com maior pressão está dizendo pra gente que essa será nossa pressão de estagnação de entrada, ou seja, , de igual forma teremos também . O escoamento será subsônico, mas não temos ideia de onde será o choque. Então vamos precisar assumir algumas coisas aqui, como por exemplo, que a pressão de saída do tubo é igual a pressão que no outro tanque, ou seja, 100 kPa. Vamos precisar fazer um trabalho iterativo.
Bem, conseguimos calcular nosso valor de
Passo 2
Se , nós precisamos ter a certeza que o número de Mach da entrada é o suficiente tal que a pressão de estagnação seja
Então, chutaremos um valor de Ma2, calcularemos Ma1, checaremos , e . Por exemplo:
Lemos que
E posteriormente temos que
Passo 3
Ou seja, vamos precisar ficar nessa brincadeira até que haja um valor de muito próximo de 300 kPa. Por exemplo, vamos tentar um valor de Ma2
Que nos dará um