Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 9
Ar entra em um volume de controle de uma entrada e uma saída a 6 bar, 500 K e 30 m/s através de uma área de . Na saída a pressão é de 3 bar, a temperatura vale 456,5 K e a velocidade é de 300 m/s. O ar se comporta como um gás ideal. Para uma operação em regime permanente, determine.
- a vazão mássica em kg/s.
- a área de saída em.
Passo 1
Da tabela “ Pesos atômicos ou moleculares e propriedades críticas de elementos e compostos selecionados” pegue o valor do peso molecular para o ar,
Passo 2
- Calcularemos o volume específico usando a equação do gás ideal,
- Nessa etapa iremos calcular o volume específico na saída usando a equação do gás ideal,
Temos que
é o volume específico.
é a pressão.
é a constante universal do gás
Vamos fazer as devidas substituições
em
28.97 kg/kmol por M
em
500 K em
Passo 3
Agora vamos calcular a taxa de fluxo de massa,
A é a área de abertura e V é a velocidade do fluído
Substituindo por
por
por
Portanto, a taxa de fluxo de massa para o sistema, é
Passo 4
Substituindo
em
28.97 kg/kmol por M
em
456.5 K em
Passo 3
Vamos calcular a área de fluxo de saída da seguinte maneira:
Como o sistema está em estado estacionário, a taxa de fluxo de massa é a mesma na entrada e na saída. Usamos a fórmula da taxa de fluxo de massa novamente, desta vez para resolver para a área de saída:
Agora vamos fazer as devidas substituições
0.3512 kg/s por .
300 m/s por .
por .
Portanto, a área de fluxo de saída é de 5.112 .
Resposta
Portanto, a taxa de fluxo de massa para o sistema, é
Portanto, a área de fluxo de saída é de 5.112 .