Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 27
Ar a 600K e 330K entra em um tubo horizontal e bem isolado com 1.2 cm de diâmetro e sai a 120 kPa e 300k. Aplicando o modelo de gás ideal para o ar, determine em regime permanente (a) as velocidades na entrada e na saída , ambas em m/s, e (b) a vazão mássica, em kg/s.
Passo 1
E ai, estão no pique??? Então boraaaa!
Dados fornecidos pelo enunciado
Diâmetro do tubo:
Pressão de entrada
Temperatura de entrada
Pressão da saída
Temperatura de entrada
Passo 2
- Aplique a condição em estado estacionário
A área do tubo é a mesma.
Portanto, ele é cancelado
Onde
é a velocidade na entrada
é a velocidade na saída,
é a pressão na entrada
é a pressão da saída
é o volume específico na entrada
é o volume específico na saída
é a temperatura na entrada
é a temperatura na saída
Substituindo os valores que o enunciado nos deu, teremos
Passo 3
Escreveremos a equação de equilíbrio da taxa de energia reduzida
Nenhum calor fornecido e nenhum trabalho é produzido
A taxa de fluxo de massa é uma constante, pois o fluxo é estável
Substituindo
Das propriedades do gás ideal, em
temos que
Das propriedades do gás ideal, em
temos que
Passo 4
Substituindo os valores encontrados para e , na equação (2) teremos:
Portanto, a velocidade de saída é de
Substituindo 251.73 m/s para na equação (1)
Portanto, a velocidade de entrada é de
Passo 5
Calcularemos a taxa de fluxo de massa
Substituindo os valores que o enunciado nos deu, teremos
Portanto a taxa de fluxo de massa é de
Essa foi moleza né? Bora? Next?
Resposta
- Portanto, a velocidade de saída é de
Portanto, a velocidade de entrada é de
(b) Portanto a taxa de fluxo de massa é de