Problemas de Dinamica de Gases [PDF]

Zitiervorschau

1.Un flujo de aire, con condiciones de remanso de 800 kPa y 100 °C, se expande isoentrópicamente en un conducto hasta una sección donde A1 = 20 cm2 y p1 = 47 kPa. Calcule (a) Ma1, (b) el área de la garganta y (c)m. En la sección 2, entre la garganta y la sección 1, el área es de 9 cm2. (d) Calcule el número de Mach en la sección 2. 2. Una

corriente de aire fluye desde un tanque hasta la atmósfera estándar a través de una tobera, como en la Figura. A la salida de la tobera se forma una onda de choque normal. Calcule (a) la presión en el tanque y (b) el gasto másico.

3. En un tubo capilar se pueden dar condiciones de flujo laminar compresible, ƒ = 64/Re. Considere aire, con condiciones de remanso de 100 °C y 200 kPa, entrando en un tubo de 3 cm de longitud y 0,1

mm de diámetro. Si a la salida del tubo se tiene el vacío, calcule (a) el número de Reynolds medio, (b) el número de Mach a la entrada y (c) el gasto másico en kg/h

4. La Figura muestra aire a 550 kPa y 100 °C entrando en un tubo liso de 1 m de longitud y atravesando después un segundo tubo liso antes de descargar en un depósito a 30 kPa. Utilizando el diagrama de Moody para calcular ƒ, calcule el gasto másico. ¿Está el flujo bloqueado?

-Etiquete los tubos "A" y "B" como se muestra. Dado (L / D) A = 20 y (L / D) B = 40. Etiquete las secciones relevantes 1, 2, 3, 4 como se muestra. Con po1 / pe = 550/30 = 18.3, estos cortos Las tuberías seguramente se ahogarán, con una presión de salida p4 mucho mayor que 30 kPa. De una sola mano es adivinar Ma1 y trabajar hasta la sección 4 para requerir Ma4 = 1.0 (estrangulado). Tome una viscosidad promedio constante µ = 2.2E − 5 kg / m⋅s. Supongamos una expansión isentrópica a sección 1 del reservorio, flujo de fricción a través del tubo A, expansión isentrópica desde 2 a 3, y un segundo flujo de fricción a través de la tubería B a la sección 4. La solución correcta es Ma1 ≈ 0.18: -La tubería A es tan corta que el número de Mach apenas cambia. En (fL / D) 2 = 18.29, lea Ma2 ≈0.181. Ahora, en Ma2 = 0.181, determine A2 / A * = 3.26, por lo tanto A3 / A * = (3.26) (3/5)2 = 1.17, lea Ma3 = 0.613 y (fL / D) 3 = 0.442. Parada para calcular ρ3 = 3,49 kg / m3, V3= 229 m / s, ReB = 1.09E6, de la gráfica de Moody, fB = 0.0115. Entonces (fL / D) 4 = 0.442 - 0.0115 (40) =−0.018. (?) Este último valor debería haber sido exactamente (fL / D) 4 = 0 si el número de Mach de salidaes 1.0. Pero estábamos cerca. El flujo de masa se desprende de las condiciones en la sección 1: EES apenas puede mejorar esto: Ma1 = 0.1792, produciendo un flujo de masa de 0.5616 kg / s. La presión de salida es p4 = 201 kPa, mucho mayor que la presión del reservorio de recepción de 30 kPa.

8. Aire comprimido al salir del compresor de un motor de propulsión entra a una cámara de combustión a Ma1= 0.2,T1=550 K y P1=600 kPa, a una razón de 0.3 kg/s. Al quemar combustiblese transfiere calor al aire a una razón de 200 kJ/s mientras éste fluye en un ducto con fricción despreciable. Determine el número de Mach a la salida del ducto y la disminución en la presión de estancamiento P01 – P02 en este proceso.

9. Se calienta aire mientras fluye subsónicamente en un ducto. Cuando la cantidad de calor transferido alcanza un valor de 60 kJ/kg, se observa que el flujo se bloquea, y que la velocidad y la presión estática medidas a la salida son de 620 m/s y 270 kPa. Desprecie las pérdidas por fricción y determine: velocidad, temperatura estática y presión estática a la entrada del ducto.

10. Considere una cámara de combustión tubular de

diámetro de 12 cm. Entra aire al tubo a 500 K, 400 m/s. Se quema combustible con poder calorífico de kJ/kg al inyectarlo al aire. Si el número de Mach a

un kPa y 70 39 000 la salida

es 0.8, determine la razón de flujo de masa a la cual se quema el combustible y la temperatura a la salida. Considere una combustión completa y desprecie el aumento de flujo de masa debido a la inyección del combustible.

11. Aire a T0=290 K y P0=95 kPa de una manera estacionaria se extrae de la habitación mediante una de vacío a través de un tubo adiabático de 1 cm de diámetro y 50 cm de longitud equipada con boquilla

bomba

convergente a la entrada. El flujo en su tramo correspondiente a la boquilla puede considerarse como el flujo isentrópico, y el factor de fricción promedio para este ducto se toma de 0.018. Determine el flujo másico máximo de aire que puede extraerse a través de este tubo y el número de Mach a la entrada del tubo.

12. Entra aire a un ducto adiabático de 20 cm de diámetro a las siguientes condiciones de entrada V1=150 m/s, T1=500 K y P1=200 kPa. Para un factor de fricción de 0.014, determine la longitud del ducto desde la entrada hasta la sección transversal donde la velocidad es el doble de la velocidad de entrada. Determine también la caída de presión en este tramo del tubo.