Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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FLUJO COMPRESIBLE
bajar la contrapresión a la presión crítica sobre a) la velocidad
de salida, b) la presión de salida y c) el flujo másico a
través de la tobera?
17-51C Considere un flujo subsónico en una tobera convergente
con condiciones específicas a la entrada de la tobera y
presión crítica a la salida. ¿Cuál es el efecto de bajar la contrapresión
muy por debajo de la presión crítica sobre a) la
velocidad de salida, b) la presión de salida y c) el flujo másico
a través de la tobera?
17-52C Considere una tobera convergente y una tobera
convergente-divergente que tienen la misma área de garganta.
Para las mismas condiciones de entrada, ¿cómo compararía
usted los flujos másicos a través de estas dos toberas?
17-53C Considere el flujo de un gas a través de una tobera
convergente con condiciones especificadas de entrada. Se sabe
que la velocidad máxima que puede tener el fluido a la salida
de la tobera es la velocidad sónica, el caso en el cual el flujo
másico a través de la tobera es máximo. Si fuese posible obtener
velocidades hipersónicas a la salida de la tobera, ¿cómo
afectarían el flujo másico a través de la tobera?
17-54C ¿En qué se distinguen el parámetro Ma* y el número
de Mach Ma?
17-55C Considere el flujo isentrópico de un fluido por una
tobera convergente-divergente con una velocidad subsónica en
la garganta. ¿Cómo afecta la sección divergente a) la velocidad,
b) la presión y c) el flujo másico del fluido?
17-56C ¿Es posible acelerar un fluido a velocidades supersónicas
con una velocidad distinta a la sónica en la garganta?
Explique.
17-57 Explique por qué el flujo máximo por unidad de área
de un gas dado depende sólo de P 0 /1T 0 . Para un gas ideal con
k 1.4 y R 0.287 kJ/kg · K, encuentre la constante a tal
que ṁ/A* aP 0 /1T 0 .
17-58 Para un gas ideal obtenga una expresión para la relación
de la velocidad del sonido correspondiente a Ma 1 a
la velocidad del sonido correspondiente a la temperatura de
estancamiento, c*/c 0 .
17-59 Entra aire a una tobera convergente-divergente a 1.2
MPa con velocidad despreciable. Suponiendo que el flujo es
isentrópico, determine la contrapresión que dará por resultado
un número de Mach de 1.8 a la salida. Respuesta: 0.209 kPa
17-60 Entra aire a una tobera aceleradora a 0.6 MPa, 420
K y una velocidad de 150 m/s. Suponiendo flujo isentrópico,
determine la presión y la temperatura del aire en una ubicación
en la que la velocidad del aire sea igual a la velocidad
del sonido. ¿Cuál es la relación del área de esta ubicación al
área de entrada? Respuestas: 359 K, 348 kPa, 0.513
17-61 Repita el problema 17-60 suponiendo que la velocidad
de entrada es despreciable.
17-62E Entra aire a una tobera aceleradora a 30 psia, 630 R
y una velocidad de 450 pies/s. Suponiendo flujo isentrópico,
determine la presión y la temperatura del aire en una ubicación
donde la velocidad del aire sea igual a la velocidad del
sonido. ¿Cuál es la relación del área de esta ubicación al área
de entrada? Respuestas: 539 R, 17.4 psia, 0.574
17-63 Un gas ideal fluye a través de un conducto que primero
converge y luego diverge, sufriendo un proceso adiabático,
reversible, de flujo estacionario. Para flujo subsónico a
la entrada, haga un esquema de la variación de la presión, la
velocidad y el número de Mach a lo largo de la tobera cuando
el número de Mach en el área mínima de la tobera sea igual
a la unidad.
17-64 Repita el problema 17-63 para flujo supersónico a la
entrada.
17-65 Entra nitrógeno a una tobera convergente-divergente
a 700 kPa y 400 K con velocidad despreciable. Determine la
velocidad, la presión, la temperatura y la densidad críticas en
la tobera.
17-66 Un gas ideal con k 1.4 fluye por una tobera de tal
manera que el número de Mach es 2.4 cuando el área de flujo
es de 36 cm 2 . Suponiendo que el flujo es isentrópico, determine
el área de flujo en la ubicación en la que el número de
Mach es 1.2.
17-67 Repita el problema 17-66 para un gas ideal con k
1.33.
17-68E Entra aire a una tobera convergente-divergente de
un túnel de viento supersónico a 150 psia y 100 °F con baja
velocidad. El área de flujo en la sección de pruebas es igual al
área de salida de la tobera, que es de 5 pies 2 . Calcule la presión,
la temperatura, la velocidad y el flujo másico en la sección
de pruebas para un número de Mach Ma 2. Explique
por qué el aire debe estar muy seco para esta aplicación.
Respuestas: 19.1 psia, 311 R, 1.729 pies/s, 1.435 lbm/s
17-69 Entra aire a 900 kPa y 400 K a una tobera convergente
con velocidad despreciable. El área de
garganta de la tobera es de 10 cm 2 . Suponiendo flujo isentrópico,
calcule y grafique la presión de salida, la velocidad de
salida y el flujo másico contra la contrapresión P b para 0.9
P b 0.1 MPa.
17-70 Reconsidere el problema 17-69. Usando el software
EES (u otro), resuelva el problema para las
condiciones de entrada de 0.8 MPa y 1.200 K.
Ondas de choque y ondas de expansión
17-71C ¿Puede desarrollarse una onda de choque en la sección
convergente de una tobera convergente-divergente? Explique.
17-72C ¿Qué representan los estados en la línea Fanno y la
línea Rayleigh? ¿Qué representan los puntos de intersección
de estas dos curvas?
17-73C ¿El número de Mach de un fluido puede ser mayor
que 1 después de una onda de choque? Explique.
17-74C ¿Cómo afecta el choque normal a) la velocidad del
fluido, b) la temperatura estática, c) la temperatura de estancamiento,
d) la presión estática y e) la presión de estancamiento?
17-75C ¿Cómo ocurren los choques oblicuos? ¿En qué se
distinguen de los choques normales?
17-76C ¿Para que ocurra un choque oblicuo, el flujo corriente
arriba tiene que ser supersónico? ¿El flujo corriente
abajo de un choque oblicuo tiene que ser subsónico?