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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 98

Repita o Problema 12-97 para uma taxa de transferência de calor de 300   k J / s .

Passo 1

Bora então relembrar rapidamente o que acontece no problema 12 - 97 olhando olhando esse esqueminha:

O problema pede pra encontramos M a 2 e P 01 - P 02 .

Aqui temos a mesma situação, mas dessa vez Q ˙ = 300   k J / s .

No fim do livro temos uma tabela co funções para o escoamento de Rayleigh para o ar, que é justamente o tipo de escoamento que temos aqui!

Para resolver essa questão a gente vai usar a relação T 0 T 0     * com M a , mas para isso vamos precisar achar T 02 e T 0 * , então bora lá!

Passo 2

Vamos começar procurando por T 02 :

Q ˙ = m ˙ c p ( T 02 - T 01 )

Isolano T 02 :

T 02 = Q ˙ m ˙ c p + T 01

Como T 01 não é uma função de T 01 ela vai ser igual a que a gente calculou no problema anterior:

T 01 = 554,4   K

Calculando T 02 :

T 02 = 3 00 0,3 × 1,005 + 554,4 = 1549   K

T 0 *   também é igual ao problema anterior:

T 0 * = 3193,5

Passo 3

Agora podemos fazer:

T 02 T 0     * = 1 549 3193,5 = 0 , 4850

Agora é só irmos na tabela e procurar o número de Mach correspondente!

M a 2 = 0,3 753

Passo 4

Agora só falta achar a queda da pressão de estagnação, para isso vamos pegar na mesma tabela, a razão P 0 / P 0 * :

Para M a 1 = 0,2

P 01 P 0 * = 1,2346

Esse dado também é igual ao do problema anterior! Agora que muda!

Para M a 2 = 0,3753 :

P 02 P 0 * = 1 , 167

Se a gente fizer:

P 01 P 0 * P 02 P 0 * = P 01 P 02 = 1,2346 1,167 = 1,0 58

Então temos:

P 02 = P 01 1,0 58

P 01 também é igual ao problema anterior:

P 01 = 6 17   k P a

Podemos calcular P 02 :

P 02 = 617 1,0 58 = 5 83,18   k P a

E finalmente:

P 01 - P 02 = 617 - 583,18   = 33,83   k P a

P 01 - P 02 = 33,83   k P a

Aweeeee!

Resposta

M a 2 = 0,3 753

P 01 - P 02 = 33,83   k P a

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