Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 17.Problemas - Ex. 117
O vapor de água entra em um bocal convergente a com velocidade desprezível e sai a . Para uma área de saída de bocal de , determine a velocidade de saída, a vazão em massa e o número de Mach de saída, considerando que o bocal
é isentrópico
tem uma eficiência de 94%.
Passo 1
Para resolver esse problema, vamos separar em duas partes que serão os dois itens dados na questão, mas antes de tudo vamos assumir algumas coisas para simplificar nossa resolução: O fluxo através do bico é constante e unidimensional e o bico é adiabático. Pois bem, para o caso em que temos o bocal é isentrópico vamos ter que Aa propriedades de estagnação de entrada neste caso são idênticas às propriedades de entrada, pois a velocidade de entrada é
insignificante. Assim . Sendo assim, na entrada teremos
Na saída temos
Então a velocidade de saída é determinada a partir do balanço de energia de fluxo constante
O fluxo mássico vai ser determinado como
Agora, a velocidade do som na saída do bico é determinada a partir de
O volume específico de vapor a e a pressões logo abaixo e logo acima da pressão especificada é determinado como . Substituindo,
Portanto, o número de Mach na saída será
Passo 2
Procedendo da mesma forma para quando temos um rendimento de vamos ter para entrada que
Na saída temos
A entalpia do vapor no estado de saída real é determinada a partir de
Com isso encontramos que ,. Sendo assim vamos ter que a velocidade de saída é determinada a partir do balanço de energia de fluxo constante
O fluxo mássico vai ser determinado como
Agora, a velocidade do som na saída do bico é determinada a partir de
O volume específico de vapor a e a pressões logo abaixo e logo acima da pressão especificada é determinado como . Substituindo,
Portanto, o número de Mach na saída será
Resposta