1.3 A entrada de um bocal convergente tem uma seção de 100(cm^{2}) e por ela entra ar com uma velocidade de 50(m / s) com uma pressão de 350(kPa) e uma temperatura de 227(^{\circ} C). Na saída a velocidade do ar é de 190(m / s), para uma pressão de 120(kPa). Determinar o que se pede e comentar os resultados:
(Pontuação 30 % da questão).
c) A vazão mássica no bocal;
d) A temperatura do ar na saída do bocal;
e) O diâmetro comercial da seção de saída do bocal;
f) O diâmetro comercial da seção de entrada do bocal;
g) A eficiência isentrópica do bocal.
(Pontuação 30 % da questão).
c) A vazão mássica no bocal;
d) A temperatura do ar na saída do bocal;
e) O diâmetro comercial da seção de saída do bocal;
f) O diâmetro comercial da seção de entrada do bocal;
g) A eficiência isentrópica do bocal.
Passo 1
O enunciado descreve um bocal convergente com entrada de área
, onde o ar entra a velocidade
, pressão
e temperatura
. Na saída o ar sai a
e
. Vamos usar:
- conservação de massa
, com ; - conservação de energia (entalpia mais energia cinética constante) para achar
; - equação de estado dos gases ideais para densidade na saída;
- área e diâmetros via
e ; - eficiência isentrópica
, usando . Tomamos , e .
Passo 2
Calcular
e a vazão mássica
.
Passo 3
Usar balanço de energia para achar
:
Passo 4
Determinar área e diâmetro na saída. Primeiro a densidade
:
Área de saída:
Diâmetro comercial de saída:
Passo 5
Diâmetro comercial de entrada:
Passo 6
Calcular eficiência isentrópica
. Primeiro
isentrópico:
Resposta
(c)
(d) (
C).
(e) ,
(100 mm).
(f) (110 mm).
(g) (12,7 %).
(d)
(e)
(f)
(g)