Vapor es acelerado por una tobera que opera en régimen estacionario desde el reposo hasta una velocidad de 272.3 m/s a razón de 2.2 kg/s. Si la temperatura y presión del vapor a la salida de la tobera son de 400°C y 2 MPa, calcule en cm^2 el área de salida de la tobera.
Respuestas a la pregunta
El valor del área en la salida de la tobera es de : A = 153.4cm²
para hallar el valor del área en la salida de una tobera que opera en régimen estacionario desde el reposo hasta una cierta velocidad, se realiza mediante las siguientes ecuaciones como se muestra a continuación :
V1 = O parte del reposo
V2 = 22.3m/s
m = 2.2kg/s flujo masico
T2 = 400C° + 273 = 673°K
P2 = 2 Mpa*10³ Kpa/1Mpa = 2.10³ Kpa
A2 = ? Área de salida de la tobera
para resolver el ejercicio se procede aplicar las siguientes ecuaciones:
ρ2 = P2 * Pm / R * T2
ρ2 = ( 2.10³Kpa*18kg/ K°*mol ) / (8.314 Kpa*m³/ kg-mol*673°K)
ρ2 = 6.43kg/m³
hallando el área tenemos que:
A2 = m / ( ρ2*V2)
A2 = 2.2kg/s / ( 6.43 kg/m³*22.3m/s)
A2 = 0.015 m² * 1.10⁴cm²/m² ⇒ A = 153.4cm²