Enunciado

Um bocal convergente é alimentado com nitrogênio a 200   k P a e 400   K . O escoamento na seção de descarga do bocal apresenta temperatura e pressão iguais a 330 K e 100   k P a . Sabendo que a velocidade do nitrogênio na seção de alimentação do bocal é pequena e que o bocal é adiabático, determine a velocidade do escoamento na seção de descarga do bocal.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Temos uma seção de entrada e uma de saída. Para os elementos da seção de entrada, representaremos pelo índice 1 . Os elementos da seção de saída, pelo índice 2 . Vamos então organizar os dados do enunciado!

Temos, para a entrada:

p 1 = 200   k P a

T 1 = 400   K

Para a seção de saída:

p 2 = 100   k P a

T 2 = 330   K

Passo 2

A partir da equação de balanço de energia, temos que:

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

Como a velocidade na entrada é desprezível, consideraremos V 1 = 0 , logo:

V 2 2 = 2 h 1 - h 2

Considerando o nitrogênio como um gás ideal e que o processo seja adiabático, podemos fazer a seguinte aproximação:

V 2 2 = 2 C p T 1 - T 2

V 2 2 = 2 1,042 ⋅ 10 3   J / k g K 400 - 330

V 2 2 = 145880

V 2 = 145880

A velocidade de saída do escoamento será de:

V 2 = 381,94   m / s

Resposta

V 2 = 381,94   m / s

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