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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 168

Um escoamento de 20   k g / s de ar entra em um tubo com área de 0,06   m ² a uma pressão de 320   k P a , e uma temperatura de 350   K . Determine as condições na saída (pressão, temperatura e número de Mach) se calor for adicionado ao tubo a uma taxa de 650   k J / k g de ar.

Passo 1

Fala aí, galera. Vamos para mais um problema de mecânica dos fluidos. Primeiramente, sabemos que os dados de entrada são:

R = 286,9   J / k g K

c p = 1004   J / k g K

k = 1,4

m ˙ = 20   k g / s

A = 0,06 m ²

p 1 = 320 k P a

T 1 = 350 K

q 1 - 2 = 650   k J / k g

A densidade na entrada é:

ρ 1 = 3,1868   k g / m ³

Portanto, a velocidade de entrada é:

V 1 = 104,5990 m / s

A velocidade sônica é:

c 1 = 374,9413   m / s

Portanto, o número Mach é:

M 1 = 0,2790

Podemos determinar a temperatura de estagnação na entrada:

T 01 T 1 = 1,0156

Portanto, a temperatura de estagnação da entrada é:

T 01 = 355,45 K

As condições de referência para o fluxo de Rayliegh podem ser calculadas:

T 01 T 0 * = 0,3085

T 0 * = 1152,2 K

T 1 T * = 0,3645

T * = 960,2 K

p 1 p * = 2,1642

p * = 147,9 k P a

Passo 2

A transferência de calor está relacionada à mudança na temperatura de estagnação:

T 02 = 100286 K

A taxa de temperatura de estagnação no estado 2 é:

T 02 T 0 * = 0,8704

Agora podemos encontrar o número Mach de saída:

M 2 = 0,652

T 02 T 0 * = 0,8704

(Utilizamos um programa para corresponder à razão de pressão de referência variando M 2 ).

Agora podemos calcular a temperatura e pressão de saída:

T 2 T * = 0,9625

T 2 = 924 K

p 2 p * = 1,5040

p 2 = 222 k P a

Resposta

M 2 = 0,652

T 2 = 924 K

p 2 = 222 k P a

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