Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 17
17-155 Fluye aire en un túnel de viento a 25 °C, 80 kPa y
250 m/s. La presión de estancamiento en la sonda insertada en
la sección de flujo es
a) 87 kPa b) 93 kPa c) 113 kPa
d) 119 kPa e) 125 kPa
17-156 Se informa que un avión vuela en aire calmado a
20 °C y 40 kPa a un número de Mach de 0.86. La velocidad
del avión es
a) 91 m/s b) 220 m/s c) 186 m/s
d) 280 m/s e) 378 m/s
17-157 Fluye aire en un túnel de viento a 12 °C y 66 kPa a
una velocidad de 230 m/s. El número de Mach del flujo es
a) 0.54 m/s b) 0.87 m/s c) 3.3 m/s
d) 0.36 m/s e) 0.68 m/s
17-158 Considere una tobera convergente con una velocidad
baja a la entrada y velocidad sónica en el plano de salida.
Ahora se reduce a la mitad el diámetro de salida de la tobera
mientras que la temperatura y la presión de entrada a la tobera
se mantienen iguales. La velocidad de salida de la tobera
a) permanecerá constante
b) se duplicará
c) se cuadruplicará
d) se reducirá a la mitad
e) se reducirá a la cuarta parte
17-159 Llega aire a una tobera convergente-divergente con
baja velocidad a 12 °C y 200 kPa, y sale de la tobera a velocidad
supersónica. La velocidad del aire en la garganta de la
tobera es
a) 338 m/s b) 309 m/s c) 280 m/s
d) 256 m/s e) 95 m/s
17-160 Llega gas argón a una tobera convergente-divergente
con baja velocidad a 20 °C y 120 kPa, y sale de la tobera a
velocidad supersónica. Si el área de la sección transversal de
la garganta es de 0.015 m 2 , el flujo másico por la tobera es
a) 0.41 kg/s b) 3.4 kg/s c) 5.3 kg/s
d) 17 kg/s e) 22 kg/s
17-161 Llega dióxido de carbono a una tobera convergentedivergente
a 60 m/s, 310 °C y 300 kPa, y sale de la tobera a
velocidad supersónica. La velocidad del dióxido de carbono
en la garganta de la tobera es
a) 125 m/s b) 225 m/s c) 312 m/s
d) 353 m/s e) 377 m/s
17-162 Considere el flujo de gas por una tobera convergente-divergente.
De las cinco afirmaciones siguientes, seleccione
la que es incorrecta:
a) La velocidad del fluido en la garganta nunca puede exceder
la velocidad del sonido.
b) Si la velocidad del fluido en la garganta es menor que la
velocidad del sonido, la sección divergente actuará como
difusor.
c) Si el fluido entra a la sección divergente con un número
de Mach mayor que uno, el flujo a la salida de la tobera
será supersónico.
d) No habrá flujo por la tobera si la contrapresión es igual a
la presión de estancamiento.
e) La velocidad de flujo disminuye, la entropía aumenta y la
entalpía de estancamiento permanece constante durante el
flujo a través de un choque normal.
17-163 Gases de combustión con k 1.33 entran a una
tobera convergente a temperatura y presión de estancamiento
de 350 °C y 400 kPa, y se descargan al aire atmosférico a
20 °C y 100 kPa. La menor presión que ocurrirá dentro de la
tobera es
a) 13 kPa b) 100 kPa c) 216 kPa
d) 290 kPa e) 315 kPa
Problemas de diseño y ensayo
17-164 Averigüe si hay un túnel supersónico en su campus
universitario. Si hay uno, obtenga las dimensiones del
túnel de viento y las temperaturas y presiones, así como el
número de Mach en varias ubicaciones durante la operación.
¿Para qué experimentos típicos se usa un túnel de viento?
17-165 Suponiendo que usted tiene un termómetro y un dispositivo
para medir la velocidad del sonido en un gas, explique
cómo puede determinar la fracción molar de helio en una
mezcla de gases de helio y aire.
17-166 Diseñe un túnel cilíndrico de viento de 1 m de largo
cuyo diámetro es de 25 cm, operando a un número de Mach
de 1.8. Entra aire atmosférico al túnel de viento a través de
una tobera convergente-divergente donde se acelera a velocidades
supersónicas. El aire sale del túnel a través de un difusor
convergente-divergente donde se desacelera a una velocidad
muy baja antes de entrar a la sección de ventilador. Desprecie
cualquier irreversibilidad. Especifique las temperaturas y
las presiones en varias ubicaciones, así como el flujo másico
del aire en condiciones de flujo estacionario. ¿Por qué es a
menudo necesario deshumidificar el aire antes de que entre al
túnel de viento?
P 0
Ma = 1.8 D = 25 cm
T 0
FIGURA P17-166