Responde Aí
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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 65

Uma mistura de gases composta por 65 % de N 2   e 35 % de C O 2 (em uma base de massa) entra no bocal de um motor turbojato a 60   p s i a e 1.400   R , com uma velocidade baixa, e expande-se a uma pressão de 12   p s i a . Considerando que a eficiência isentrópica do bocal é de 88 % , determine (a) a temperatura de saída e (b) a velocidade de saída da mistura. Considere

calores específicos constantes à temperatura ambiente.

Passo 1

Fala aí galera do Responde aí, partiu mais uma questão de Termo.

Primeiramente, sabemos que:

c p   m = ∑ f m á s s i c a   i × c p i = 0,2323 B t u l b m R

c v   m = ∑ f m á s s i c a   i × c v i = 0,1704 B t u l b m R

k m = c p   m c v   m   = 1,363

Portanto, a mistura de N 2 - C O 2 pode ser tratada como um único gás ideal com as propriedades acima. Então a saída isentrópica a temperatura pode ser determinada a partir de:

T 2 s = T 1   P 2 P 1 k - 1 k = 911,7 R

A partir da definição de eficiência isentrópica, temos que:

η = c p T 1 - T 2 c p T 1 - T 2 s

Substituindo e irolando T 2 :

T 2 = 970,3 R

Passando pro SI:

T 2 = 265,73   ° C

Passo 2

Observando que, q   =   w   =   0 , da relação do balanço energético de fluxo constante, temos que:

E i n - E e x = ∆ E s i s t e m a = 0

E i n = E e x

h 1 + V 1 2 2 = h 2 + V 2 2 2

Portanto:

0 = c p T 2 - T 1 + ( V 2 2 - V 1 ² ) / 2

Logo, isolando V 2   e substituindo:

V 2 = 2 c p T 1 - T 2 = 2236   f t / s

Passando pro SI:

V 2 = 681,53   m / s

Resposta

T 2 = 265,73   ° C

V 2 = 681,53   m / s

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