7/21/2019 2do Examen de Mecánica de Fluidos II

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2do examen de mecánica de fluidos ii

1.  Mediante una bomba de vacío se induce un flujo de aire a través de un conducto aislado térmicamente de

7.16 mm de diámetro. El aire se toma de un cuarto donde la presión absoluta es 101 kPa y la temperatura

es de 23°C, utilizando una tobera convergente cuya sección transversal se reduce paulatinamente en área.

En la sección 1, donde la tobera se une al conducto de área constante, la presión estática absoluta es 98.5

kPa. En la sección 2, localizada a cierta distancia aguas abajo en el conducto de área constante, latemperatura del aire es 14°C. Determine el gasto másico, la presión de estancamiento isentrópico local

en la sección 2, y la fuerza de rozamiento que actúa en la pared del conducto entre las secciones 1 y 2.

(ejemplo 10.7)

Solución

. Para calcular

 ̇ necesitamos:

 ̇   

  √    

De la presión de estancamiento ( )  

Despejando :    [() ] 

 

√       

       ̇  

. Presión de estancamiento isentrópico local en la sección 2:

( )  

 

√ 

    [( ) ]    

   

. Fuerza de rozamiento que actúa en la pared: utilizamos la ecuación de cantidad de movimiento

=0(1) =0(2)  ∫ ∫ ⃗   

Suposiciones:

(1)   

(2)  Flujo estacionario,  

(3)  Flujo uniforme en cada sección     {| |} {| |}  ̇  

 

   ̇

 

( )      

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A través de un conducto fluye aire isentrópicamente y en estado estacionario. En la sección 1 donde el

área transversal es 0.02 , aire se encuentra a 40 kPa (abs), 60°C siendo el número de Mach 2. En una

sección 2 aguas abajo, la velocidad es 519 m/s. Calcule el número de Mach en la sección 2. Delinee la

forma del conducto entre las secciones 1 y 2. (10.12 Fox 2ed) Rpta:  

Solución

Sección 1

         

Sección 2

 

Calcular:  

. Número de Mach en la sección 2  √  

  [( ) ]   [( ) ] 

De la presión de estancamiento 

( )  

De la temperatura de estancamiento 

 

 

Para un gas ideal en la sección 1 √  

 ( )  

Para la sección 2 √  

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2.  Considere el flujo de aire estándar con una velocidad de 600 m/s. ¿Cuánto valen la presión, la entalpía y la

temperatura de estancamiento? (condiciones estándar 15°C y 101.325kPa).

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3.  Una corriente de aire fluye a través de una onda de un choque normal con un número de Mach =2.64.

la presión de estancamiento y la densidad delante de la onda, son respectivamente, =3 MPa (abs) y=1.65 kg/. La razón de la presión estática a la presión de estancamiento, inmediatamente detrás de

la onda, es 0.843. Determine el número de Mach y la temperatura en esta última sección. (10.90 Fox 2ed)

Solución:

Rpta: