9-121 Air at
enters a turbojet engine at a rate of
and at a velocity of
(relative to the engine).
Air is heated in the combustion chamber at a rate
and it leaves the engine at
. Determine the thrust produced by this turbojet engine. (Hint: Choose the entire engine as your control volume.)
Passo 1
O enunciado dá uma vazão mássica de ar
que entra a
e
, recebe calor
e sai a
. Pede-se o empuxo (thrust) do turbojato, escolhendo o motor inteiro como volume de controle e usando as equações de energia em regime permanente e o impulso de massa (momentum).
Passo 2
Aplicamos a primeira lei da termodinâmica para escoamento estacionário (energia por unidade de tempo):
Passo 3
Como
com
, temos
Logo da equação de energia:
Assim
Passo 4
O empuxo é dado pela variação de momento mais eventuais forças de pressão na seção de saída e entrada. Assumindo pressão de saída igual à ambiente, resta
Resposta
O thrust produzido pelo turbojato é de aproximadamente
.