Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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FLUJO COMPRESIBLE
b) La velocidad del sonido y los números de Mach en la garganta y en la
salida de la tobera se definen al reemplazar las cantidades diferenciales por
diferencias,
c a 0P 1>2
1>2
0r b ¢P
c
¢ 11>v2 d
La velocidad del sonido en la garganta se determina evaluando el volumen
específico en s t 7.1292 kJ/kg K y a presiones de 1.115 y 1.065 MPa
(P t 25 kPa):
El número de Mach en la garganta se determina a partir de la ecuación 17-12
como sigue:
Por lo tanto, como era de esperarse, el flujo en la garganta es sónico. La
ligera desviación del número de Mach de la unidad se debe a la sustitución
de las derivadas por diferencias.
La velocidad del sonido y el número de Mach a la salida de la tobera se
determinan evaluando el volumen específico en s 2 7.2019 kJ/kg K y a las
presiones de 325 y 275 kPa (P 2 25 kPa):
y
c B
c B
11 115 1 0652 kPa
11>0.23776 1>0.246332 kg>m a 1 000 m2 >s 2
b 584.6 m>s
3 1 kPa # m 3 >kg
Ma
1325 2752 kPa
11>0.63596 1>0.722452 kg>m a 1 000 m2 >s 2
b 515.4 m>s
3 1 kPa # m 3 >kg
Ma
V
c
V
c
s
585.8 m>s
584.6 m>s
929.8 m>s
515.4 m>s
De este modo, el flujo de vapor de agua a la salida de la tobera es supersónico.
s
1.002
1.804
RESUMEN
En este capítulo se examinan los efectos de la compresibilidad
en los flujos de gases. Cuando se manejan flujos compresibles,
resulta conveniente combinar la entalpía y la energía
cinética del fluido en un solo término llamado entalpía de
estancamiento (o entalpía total), h 0 , definida como
V 2
h 0 h
2
A las propiedades de un fluido en estado de estancamiento se
les conoce como propiedades de estancamiento y están indicadas
por el subíndice cero. La temperatura de estancamiento
de un gas ideal con calores específicos constantes es
T 0
T
2c p
la cual representa la temperatura que un gas ideal tendría si
fuera llevado al reposo adiabáticamente. Las propiedades de
estancamiento de un gas ideal están relacionadas con las propiedades
estáticas del fluido por medio de
V 2
P 0
P a T 0
T b k>1k12
y
r 0
r a T 0
T b 1>1k12
La velocidad a la que una onda de presión infinitamente
pequeña viaja a través de un medio es la velocidad del sonido.
Para un gas ideal se expresa como
c
B a 0P
0r b s
El número de Mach es la razón de la velocidad real del fluido
y la velocidad del sonido en el mismo estado:
Ma
2kRT
A un flujo se le llama sónico cuando Ma 1, subsónico cuando
Ma 1, supersónico cuando Ma 1, hipersónico
cuando Ma 1 y transónico cuando Ma 1.
V
c