Enunciado

Ar a 7 °C entra em um motor turbojato a uma vazão de 16 kg/s e a uma velocidade de 300 m/s (em relação ao motor). O ar é aquecido na câmara de combustão a uma taxa de 15.000 kJ/s e deixa o motor a 427 °C. Determine o empuxo produzido por esse turbojato. (Dica: Escolha todo o motor como seu volume de controle.)

Passo 1

Vamos assumir que:

Existem condições operacionais estáveis.

As premissas do padrão aéreo são aplicáveis.

O ar é um gás ideal com aquecimentos específicos variáveis.

As energias cinética e potencial são desprezíveis, exceto na entrada do difusor e na saída do bico.

Sabemos que as propriedades do ar são fornecidas na Tabela A-17.

Assumimos que a aeronave está estacionária e o ar está se movendo em direção à aeronave a uma velocidade de V 1 = 300 m / s . Tomando todo o motor como nosso volume de controle e escrevendo o rendimento do balanço de energia de fluxo constante

T 1 = 280   K → h 1 = 280.13   k J / k g

T 2 = 700   K   → h 2 = 713.27   k J / k g

d E e n t d t - d E s a í d a d t = Δ d E s i s t d t

d E e n t d t = d E s a í d a d t

d Q e n t d t + d m d t ( h 1 + V 1 2 2 ) = d m d t ( h 2 + V 2 2 2 )

d Q e n t d t = d m d t ( h 2 - h 1 + V 2 2 - V 1 2 2 )

Resultando em V 2 :

V 2 = 1048   m / s

Portanto,

F p = d m d t ( V 2 - V 1 ) = 11,968   N

Resposta

F p = 11,968   N

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