Enunciado

Um difusor é um dispositivo, que opera em regime permanente, no qual é provocada uma desaceleração do escoamento. Assim, um escoamento em alta velocidade é desacelerado e, como resultado, a pressão aumenta durante o processo. Considere o escoamento de ar num difusor. O ar, na seção de entrada do difusor, apresenta pressão igual a 120   k P a , temperatura de 30 ° C e a velocidade do escoamento é 200   m / s . Sabendo que, na seção de saída, a velocidade do escoamento é 20   m / s e admitindo que o processo seja adiabático e reversível, qual é a pressão e a temperatura do ar na seção de saída do dispositivo:

Passo 1

Fala galera, vamos começar a resolver mais uma questão de termodinâmica, bora lá!

Começamos o problema analisando os estágios do processo:

Inicio:

p 1 = 120   k P a

T 1 = 30 ° C = 303   K

V 1 = 200   m / s

Final:

V 2 = 20   m / s

Temos um processo adiabático e reversível, ou seja, isentrópico, assim:

s 1 = s 2

Passo 2

Calculando a temperatura de saída:

h 2 - h 1 = c p ( T 2 - T 1 )

Sendo:

h 2 - h 1 = V 1 2 - V 2 2 2

Temos:

V 1 2 - V 2 2 2 = c p ( T 2 - T 1 )

Pela Tabela A.5, para o ar, temos:

c p = 1,004   k J / k g ⋅ K ;

k = 1,4 .

Substituindo os dados:

200 2 - 20 2 2 = 1,004 × 10 3 ⋅ ( T 2 - 303 )

T 2 = 322,7   K = 49,7 ° C

Passo 3

Como temos um processo isentrópico e um gás ideal, podemos utilizar a equação para gases ideais a fim de calcular a pressão de descarga:

T 2 T 1 = p 2 p 1 k - 1 k

Substituindo os dados:

322,7 303 = p 2 120 1,4 - 1 1,4

p 2 = 149,6   k P a

E acabamos a questão!

Nem viu o tempo passar né?

Até a próxima!

Resposta

T 2 = 49,7 ° C

p 2 = 149,6   k P a

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