Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 18
A fig. 4.18 fornece os dados para ar escoando em regime permanente por um duto regular. Admitindo o modelo de gás ideal para o ar, determine a vazão volumétrica na entrada, em , e a vazão mássica na entrada, em kg/s. Determine a vazão volumétrica e a vazão mássica na saída, se possível. Caso contrário, explique o motivo.
Passo 1
Dados fornecidos pelo enunciado:
O ar entra em um duro de ar sob pressão =
Velocidade de entrada do duto .
Temperatura de entrada do duto .
Área do duto .
O ar sai do duto sob pressão
O ar é modelado como um gás ideal.
Passo 2
Para encontrarmos a taxa de fluxo de massa, usaremos a seguinte fórmula:
Para resolver o volume específico v, aplicaremos a lei dos gases ideais ao ar:
Onde
Da tabela de Pesos Moleculares de Elementos Selecionados e compostos, temos:
Que a massa molar do ar
Resolvendo para v.
Portanto, o volume específico na entrada é de .
Passo 3
Substituindo os valores na equação na taxa de fluxo de massa, teremos:
Portanto, a taxa de fluxo de massa de entrada é de
Analisando a taxa de fluxo volumétrico:
Portanto, a taxa de fluxo volumétrico na entrada é de
Passo 4
Como o sistema está em estado estacionário, a taxa de fluxo de massa de entrada é igual a taxa de fluxo de massa de saída, portanto:
Entretanto, não podemos determinar a taxa de fluxo volumétrico na saída dada apenas porque na fórmula da taxa de fluxo de massa,
Não temos o volume específico ou a velocidade. Além disso, não temos informações suficientes para usar na lei do gás ideal para encontrarmos o volume específico. Portanto, não podemos resolver para a vazão volumétrica na saída.
Resposta
Portanto, o volume específico na entrada é de .
Portanto, a taxa de fluxo volumétrico na entrada é de .