Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 28
Ar em regime permanente a 200 kPa, 52°C e uma vazão mássica de 0.5 kg/s entra no duto isolado com diferentes áreas de seção transversal de entrada e saída. Na saída do duto, a pressão do ar é de 100 kPa, a velocidade é de 255 m/s e a área transversal é de . Admitindo o modelo de gás ideal, determine:
- a temperatura do ar na saída, em °C.
- a velocidade do ar na entrada, em m/s.
- a área da seção transversal da entrada, em .
Passo 1
Falaaaaaaa galerinha, bora pra mais uma? Vamo que vamo!
Dados fornecidos pelo enunciado:
Pressão inicial: .
Temperatura inicial: .
Taxa de fluxo de massa: .
Pressão final: .
Velocidade de saída: .
Área de saída: .
Passo 2
- Balaço de taxa de massa:
- Pela equação de equilíbrio da taxa de energia:
- Sabemos que
Mas:
Então teremos :
Substituindo
Portanto, a temperatura da saída é de
Passo 3
Das propriedades do gás ideal, em
temos que
Das propriedades do gás ideal, em
temos que
Substituindo na expressão a cima
Portanto, a velocidade de entrada é de .
Passo 4
Substituindo
Portanto a área de entrada é de
Resposta
- Portanto, a temperatura da saída é de
- Portanto, a velocidade de entrada é de .
- Portanto a área de entrada é de