Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 32
32C - Considere o escoamento em um bocal convergente com velocidade sônica no plano de saída. A área da saída do bocal é reduzida enquanto as condições de entrada do bocal são mantidas constantes. O que acontecerá (a) à velocidade de saída e (b) à vazão mássica através do bocal?
Passo 1
Beleza! Então vamos filosofar um pouco sobre o problema! Nós temos aqui um escoamento em um bocal convergente como esse daqui:
E a saída (garganta) está sendo reduzida cada vez mais enquanto o fluido que entra permanece nas mesmas condições (temperatura, pressão e velocidade). Daí ele nos pede para dizer o que acontece com a velocidade na saída!
Passo 2
A teoria, sabemos que a quando a velocidade sônica acontece na saída do duto, então não importa à seção a velocidade continuará a mesma, a menos que as condições iniciais mudem! Afinal, essa é a maior saída que pode ocorrer em um bocal convergente e não importa quanto diminuímos a seção, a velocidade não mudará aumentará por isso (o que tende acontecer em fluídos não compressíveis).
Passo 3
Já a vazão mássica decresce afinal ela é proporcional a área da seção:
Resposta
Velocidade permanece a sônica, enquanto a vazão mássica decresce.