Capítulo 12. Flujo compresible

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-171 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-171 Diseñe un túnel de viento cilíndrico de 1 m de longitud cuyo diámetro sea de 25 cm y que opere a un número de Mach de 1.8. Entra aire atmosférico al túnel de viento a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-170 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-170 Suponga que 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 gasde helio y aire Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-169 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-169 Pregunte si hay un túnel de viento supersónico en su universidad. Si lo ha, obtenga las dimensiones del túnel de viento y las temperaturas y presiones así como el número de Mach en varias secciones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-168 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-168 En flujo compresible, las mediciones de velocidad con sonda de Pitot pueden ser excesivamente erróneas si se usan las relaciones desarrolladas para flujo incompresible. Por lo tanto, es esencial que las relaciones para flujo compresible…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-167 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-167 Fluye aire a través de un ducto adiabático de 6 cm de diámetro con condiciones en la entrada V1
120 m/s, T1
400 K, P1
100 kPa y un número de Mach…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-166 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-166 Considere un flujo de aire supersónico a través de un ducto adiabático de 18 cm de diámetro con condiciones en la entrada Ma1
3, T1
530 K y P1
80 kPa. Tome…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-165 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-165 Gases de combustión con una razón de calores específicos promedio k
1.33 y constante de gas R
0.280 kJ/kg  Kentran a un ducto adiabático de 10 cm de diámetro con condiciones a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-164 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-164 Aire en condiciones sónicas y temperatura y presión estáticas de 500 K y 420 kPa, respectivamente, es acelerado hasta un número de Mach de 1.6 al enfriarlo mientras fluye a través de un ducto con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-163 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-163 Se acelera aire mientras se calienta en un ducto con fricción despreciable. Entra aire con V1
100 m/s, T1
400 K y P1
35 kPa y sale a un número de Mach…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-162 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-162 Repita el problema 12-161, pero para helio. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-161 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-161 Se calienta aire mientras fluye subsónicamente a través de un ducto cuadrado de 10 cm 10 cm de dimensiones. Las propiedades del aire en la entrada se mantienen a Ma1
0.4, T1
360…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-160 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-160 Se enfría aire mientras fluye a través de un ducto de 20 cm de diámetro. Las condiciones de entrada son Ma1
1.2, T01
350 K y P01
240 kPa y el número…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-159 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-159 Entra aire a un tubo adiabático de 4 cm de diámetro en condiciones de entrada Ma1
2.2, T1
250 K y P1
80 kPa y sale con el número de Mach Ma2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-158 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-158 Se extrae aire de una habitación a T0
300 K y P0
100 kPa mediante una bomba de vacío a través de un tubo adiabático de 3 cm de diámetro y 2 m…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-157 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-157 ¿Cuál es el efecto de la fricción en velocidad de flujo en caso del flujo de Fanno? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-156 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-156 Use el software EES y la relaciones en la tabla A-14 y genere las funciones de choque normal unidimensional al variar el número de Mach corriente arriba desde 1 hasta 10 en incrementos de 0.5…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-155 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-155 Repita el problema 12-154, pero para metano con k
1.3. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN ¿Te sirvió el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-154 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-154 Use el software EES y las relaciones dadas en la tabla A-13 y calcule las funciones de flujo unidimensional isentrópico compresible al variar el número de Mach corriente arriba desde 1 hasta 10 en incrementos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-153 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-153 Use el software EES (u otro) y determine la forma de una tobera convergente-divergente para aire que fluye a una razón de flujo de masa de 3 kg/s si las condiciones de estancamiento a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-152 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-152 Considere una mezcla equimolar de oxígeno y nitrógeno. Determine: temperatura, presión y densidad críticas para una temperatura de estancamiento de 800 K y una presión de estancamiento de 500 kPa. Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-151 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-151 Use el software EES y la relaciones en la tabla A-14, calcule las funciones de choque normal unidimensional para un gas ideal con k
1.667 y presente sus resultados al duplicar la tabla A-14.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-150 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-150 Use el software EES y las relaciones en la tabla A-13, calcule las funciones de flujo compresible unidimensional para un gas ideal con k
1.667 y presente sus resultados al duplicar la tabla A-13.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-149I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-149I Se expande helio en una tobera desde 150 psia, 900 R y velocidad despreciable hasta 15 psia. Calcule las áreas de la garganta y de la salida para una razón de flujo de masa de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-148 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-148 Se expande helio en una tobera desde 1 MPa, 500 K, y una velocidad despreciable hasta 0.1 MPa. Calcule las área de la garganta y de la salida para una razón de flujo de masa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-147 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-147 Una avión vuela a un número de Mach Ma1
0.8 a una altitud de 7 000 m donde la presión es de 41.1 kPa y la temperatura es de 242.7 K. El aire al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-146 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-146 Entra nitrógeno a una tobera convergente-divergente a 700 kPa y 300 K con una velocidad despreciable y experimenta un choque normal en una sección donde el número de Mach esMa
3.0. Calcule lo siguiente:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-145 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-145 Encuentre la expresión para la razón de la presión de estancamiento después de la onda de choque a la presión estática antes de la onda de choque como función de k y del número de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-144 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-144 Vapor de agua a 6.0 MPa y 700 K entra en una tobera convergente con velocidad despreciable. El área de la garganta de la tobera es de 8 cm2. Considere un flujo isentrópico y grafique…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-143 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-143 Entra aire a 0.9 MPa y 400 K a una tobera convergente con una velocidad de 180 m/s. El área de la garganta es de 10 cm2. Considere un flujo isentrópico, y calcule y grafique…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-142 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-142 Repita el problema 12-141, pero considere que la velocidad de entrada es despreciable. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-141 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-141 Entra gas helio a una tobera a 0.8 MPa, 500 K y con una velocidad de 120 m/s. Considere un flujo isentrópico y determine la presión y la temperatura del helio en una sección donde…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-140 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-140 Grafique en seguida el parámetro de flujo de masa contra el número de Mach para k
1.2, 1.4 y 1.6 en el rango de 0  Ma  1 Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-139 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-139 Un avión subsónico vuela a una altitud de 3 000 m donde las condiciones atmosféricas son 70.109 kPa y 268.65 K. Una sonda de Pitot estática mide la diferencia entre la presión de estancamiento y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-138 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-138 Use las ecuaciones 12-4, 12-13 y 12-14, y verifique que para el flujo estacionario de gases ideales dT0/T
dA/A (1  Ma2) dV/V. Explique los efectos del calentamiento y los cambios de área en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-137 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-137 Para gases ideales que experimentan el proceso de flujos isentrópicos, obtenga expresiones para P/P*, T/T* y r/r* como funciones de k y Ma. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-136 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-136 Obtenga la ecuación 12-10 a partir de la ecuación 12-9 y use la regla cíclica y las relaciones de las propiedades termodinámicas Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-135 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-135 Encuentre una expresión para la velocidad del sonido con base en la ecuación de estado de Van der Waals P
RT(v  b)  a/v2. Use la expresión obtenida, determine la velocidad del sonido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-134 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-134 Entra nitrógeno a un intercambiador de calor de flujo estacionario a 150 kPa, 10°C y 100 m/s, y recibe calor en una cantidad de 150 kJ/kg mientras que fluye a través de él. El nitrógeno…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-133 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-133 Una sonda de medición de temperatura que está en reposo e insertada en un ducto en el cual el aire fluye a 250 m/s, registra 85°C. ¿Cuál es la temperatura real del aire? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-132 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-132 La fuerza de empuje que desarrolla el motor de un Boeing 777 es casi de 380 kN. Considere flujo bloqueado en las toberas y determine la razón de flujo de masa del aire a través…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-131 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-131 El aire en una llanta de automóvil se mantiene a una presión de 220 kPa (manométrica) en un ambiente donde la presión atmosférica es 94 kPa. El aire en la llanta está a la temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-130 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-130 Entra gas argón con k
1.667, cp
0.5203 kJ/kg · K y R
0.2081 kJ/kg · K a un ducto de 8 cm de diámetro a V1
70 m/s, T1
…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-129 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-129 Considere un flujo de aire subsónico a través de un ducto de 10 cm de diámetro con condiciones en la entrada Ma1
0.1, T1
330 K y P1
180 kPa. Tome un factor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-128I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-128I Fluye aire en un ducto de 6 in de diámetro y 50 in de longitud cuyas condiciones de entrada son V1
500 ft/s, T01
650 R y P1
50 psia. Para un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-127 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-127 Entra aire a un ducto adiabático de 20 cm de diámetro a las siguientes condiciones de entrada V1
150 m/s, T1
500 K y P1
200 kPa. Para un factor de fricción de 0.014,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-126I MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-126I Gas helio con k
1.667 entra en un ducto de 6 in de diámetro a Ma1
0.2, T1
600 R y P1
60 psia. Para un factor de fricción promedio de 0.025,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-125 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-125 Entra aire a un ducto adiabático de 5 cm de diámetro y 4 m de longitud a Ma1
2.8 , T1
380 K y P1
80 kPa. Se observa que ocurre un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-124 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-124 Repita el problema 12-123, pero para un factor de fricción de 0.025 y un tubo de 1 m de longitud. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-123 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-123 Aire a T0
290 K y P0
95 kPa de una manera estacionaria se extrae de la habitación mediante una bomba de vacío a través de un tubo adiabático de 1 cm de diámetro y 50 cm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-122 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-122 Entra aire a un ducto adiabático de 15 m de longitud y 4 cm de diámetro a V1
70 m/s, T1
500 K y P1
300 kPa. El factor de fricción promedio para el…