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Enunciado

Termodinâmica - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 85

Um tanque de dióxido de carbono próprio para pistolas de paintball tem capacidade para cerca de 0,355 L de CO2 líquido. Não mais que um terço do tanque é carregado com líquido o que, à temperatura ambiente, mantém a fase gasosa a cerca de 5,86 MPa absoluta. (a) Se uma válvula é aberta, simulando um bocal convergente com diâmetro de saída de 1,3 mm, que vazão em massa e velocidade de saída resultarão? Repita os cálculos para o hélio.

Passo 1

Bora pra mais uma!

Para o CO2, da tabela A.4, temos R=189J/kgK e k=1,30. Assumindo uma temperatura ambiente de 293K e, supondo uma pressão externa de 1 atm que garante que o fluxo através do bico será obstruído. Daí, os resultados do fluxo de massa máximo (Eq 9.46a) e V s = V *   (Eq 9,33):

m ˙ = 0,6673 p o A * R T o = 0,6673 5,86 * 10 6 P a π 4 0,00127 m 2 189 293 = 0 , 021 k g s

V s = V * = 2 k k + 1 R T o = 2 1,3 1,3 + 1 189 293 = 250 m s

Passo 2

Da mesma forma para o Hélio, da tabela A.4, R=2077J/kgK e k=1,66. Daí:

m ˙ = 0,6673 p o A * R T o = 0,6673 5,86 * 10 6 P a π 4 0,00127 m 2 2077 293 = 0,0069 k g / s

V s = V * = 2 k k + 1 R T o = 2 1 , 66 1 , 66 + 1 2077 293 = 87 2 m s

Resposta

Para o CO2, V=250m/s e m ˙ = 0,021kg/s; para o He, V=872m/s e m ˙ =0,0069kg/s.

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