Problemas Dinamica de Gases (21224)

TEMA: FLUJO ISOENTRÓPICO
PROBLEMA N1.
Un proyectil se desplaza en agua (80°F) a 2000 ft/s. ¡Cual es el número de Mach?
PROBLEMA N2.
Cuál es la velocidad del sonido en hidrógeno a 80°F?
PROBLEMA N3.
Por un conducto convergente pasa aire de manera estable de condiciones atmosféricas
normales hasta un tubo receptor. El área mínima de la sección transversal de flujo en la
garganta del conducto convergente es 1*10-4m2. Determinar el caudal másico a través del
ducto si la presión en el receptor es
a) 80 kPa (abs)
b) 40 kPa (abs).
c) Trazar diagramas temperatura entropía para los casos y compararlo..
PROBLEMA N4.
Para un tobera convergente divergente se tiene que la Sección de entrada: A1 = 500 cm2; v1 =
180 m/s; p1 = 5 bar; t1 = 470 K, y en la salida A2 = 360 cm2.
DETERMINE:
1. Variables en la sección de entrada: densidad, caudal másico y número de Mach.
2. Variables en el punto de remanso.
3. Área crítica.
4. Variables en la sección de salida, si la garganta de la tobera tiene área crítica.
5. Variables en la sección de salida, si el área de la garganta es el 105% de la crítica.
PROBLEMA N5.
A una boquilla convergente divergente entra aire a 1000 “R (555,6 K) y una presión de 20 atm.
La sección de la garganta es 1/2 de la correspondiente a la salida de la rama divergente.
(a) Suponiendo que el número de Mach en la garganta es igual a 0,8; determinar los
valores de las magnitudes siguientes en la garganta: presión, temperatura, velocidad
lineal, densidad y velocidad másica.
(b) Los valores de ρ*, T*, u* para las condiciones del reservorio.
(c) Suponiendo que la boquilla ha de operar con velocidades supersónicas, calcular el
número de Mach máximo a la salida de la rama divergente.
Para el aire: k = 1,4; M (peso molecular) = 29.
PROBLEMA N6.
Para una Tobera Laval con las siguientes características: p0 = 750 Pa, Ag = 9,7 cm2, As =
10,2 cm2 se pide calcular la presión de descarga en [Pa] para obtener flujo supersónico en el
divergente de la misma en condición de diseño;
PROBLEMA N7.
Se desea un diseño preliminar de un túnel de viento que produzca a la salida un número de
Mach de 3. El flujo másico es 1 kg/s para po = 90 kpa abs, to = 25 °C. calculese:
(a) El área de la garganta
(b) El área a la salida
(c) La velocidad y presión, temperatura y densidad a la salida,
PROBLEMA N8.
Un conducto de aire convergente-divergente tiene una garganta con sección transversal de
0,40 pie2 y una sección transversal a la salida de 1,0 pie2 . La presión en el recipiente es de 30
psia y la temperatura es de 60°F. Para flujo isoentrópico calcúlense
a) Los límites de números de Mach y de presiones a la salida,
b) El flujo másico máximo.
PROBLEMA N9.
Un conducto convergente-divergente en una línea de aire colocado corriente abajo de un
recipiente tiene una garganta de 50 mm de diámetro. Calcúlese el flujo másico cuando po =
0,8MPa abs, to = 33°C y p = 0,5 MPa. abs en la garganta,
PROBLEMA N10.
De un depósito fluye aire a 90°C y 7 atm. Suponiendo flujo isoentrópico, calcúlese la
velocidad, la temperatura, la presión y la densidad en una sección M = 0,6.
PROBLEMA N11.
De un depósito fluye oxígeno a po = 90°F a una sección de 6 in de diámetro donde la
velocidad es 600 ft7s. calcúlese el flujo másico (isoentrópico) y el número de mach, la presión
y la temperatura en la sección de 6 in de diámetro.
PROBLEMA N12.
Se descarga helio de una boquilla convergente (1/2 pulgada de diámetro) al gasto máximo
referido del depósito a las condiciones p = 4 atm, t = 25°C , Calculese el flujo másico y la
velocidad del gas en la boquilla?
PROBLEMA N13.
De un deposito a 280 psia y t = 290 °F fluye aire a través de una garganta (2 in de diámetro) y
desemboca en una boquilla covergente-divergente. Para M=1 en la garganta calcúlense los
valores de p, ρ y t en ese punto.
PROBLEMA N14.
Si en el problema anterior existe una sección transversal de la boquilla donde M = 2,4. ¡Cual
será el valor de la velocidad, presión, densidad, temperatura y diámetro?
PROBLEMA N15.
Fluye notrógeno con caracte´risticas sónicas a través de una garganta cuyo diámetro es 25
mm. En este punto se tiene que p = 5000 kN/m2 abs y t = 20°C, Determínese el flujo másico.
PROBLEMA N16.
Cuál es el número de Mach para el problema anterior, en una sección cuyo diámetro es de 40
mm para los casos de flujo supersónico y subsónico.
PROBLEMA N17.
Que diámetro de garganta es necesario para obtener un flujo crítico de 0,5 lbm/s del monóxido
de carbono proveniente de un depósito donde p = 300 psia, t = 100°F?
PROBLEMA N18.
Una boquilla supersónica es diseñada para un flujo de aire con una salida de M = 3,5. La
sección a la salida tiene 200 mm de diámetro y p = 7 kN/m2 abs y t = -85°C. Calcúlese área
de la garganta y las condiciones del depósito.
PROBLEMA N19.
Para el problema anterior calcúlese el diámetro de la sección transversal para M = 1,5; 2,0 y
2,5.
PROBLEMA N20.
Para condiciones de un deposito : Po = 200 psia, t = 120 °F, el aire fluye a través de un flujo
convergente-divergente con una garganta cuyo diámetro es 3 in y donde el número de Mach
máximo es 0,8. Determine el flujo másico de aire y el diámetro, la presión la velocidad y la
temperatura a la salida con M = 0,5.
PROBLEMA N21.
Calculese la velocidad de salida y el flujo másico de nitrógeno proveniente de un deposito
donde p = 4 atm, t = 25°C a través de una boquilla convergente de 60 mm de diámetro que
descarga a la atmósfera.
PROBLEMA N22.
Para un flujo supersónico de hidrógeno a través de un conducto convergente-divergente, el
diámetro de la garganta es de 50 mm. Calcúlese p/po, en los conductos convergente y
divergente donde el diámetro es de 57mm.