Capítulo 17: Flujo compresible

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-77C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-77C ¿Son aplicables las relaciones isentrópicas de gases ideales para flujos que atraviesan a) ondas de choque normales, b) ondas de choque oblicuas y c) ondas de expansión de Prandtl-Meyer? Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-16C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-16C En qué medio viaja más rápido una onda de sonido para una temperatura dada: ¿aire, helio o argón? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO MECÁNICA DE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS MECÁNICA DE FLUIDOS – CENGEL 1 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-13C MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-13C ¿Es realista considerar que la propagación de las ondas de sonido es un proceso isentrópico? Explíquelo. 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 12-7 MECÁNICA DE FLUIDOS CENGEL 1 EDICIÓN. 12-7 Calcule la temperatura de estancamiento y la presión de estancamiento para las siguientes sustancias que fluyen en un ducto: a) helio a 0.25 MPa, 50°C y 240 m/s; b) nitrógeno a 0.15 MPa, 50°C y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-166 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-165 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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 Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-164 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-163 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-162 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-161 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-161 Llega dióxido de carbono a una tobera convergente divergente 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-160 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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 m2,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-159 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-158 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-157 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-156 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-155 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 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…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-154 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-154 Un avión vuela en vuelo de crucero en aire calmado a 5 °C a una velocidad de 400 m/s. La temperatura de aire en la nariz del avión, donde ocurre el estancamiento, es a) 5 °C b) 25…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-153 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-153  Vapor de agua saturado entra a una tobera convergente-divergente a 1.75 MPa, 10 por ciento de humedad y velocidad despreciable, y sale a 1.2 MPa. Para un área de salida de la tobera de 25 cm2, determine el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-152 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-152 Aire en condiciones sónicas y temperatura y presión estáticas de 500 K y 400 kPa, respectivamente, se va a acelerar a un número de Mach de 1.6 enfriándolo mientras fluye por un canal con área de sección transversal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-151 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-151 Se acelera aire mientras se calienta en un ducto con fricción despreciable. El aire entra a V1 100 m/s, T1 400 K y P1 35 kPa, y luego sale a un número de Mach Ma2 0.8. Determine la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-150 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-150 Repita el problema 17-149 para helio. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución que agregar? Comenta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-149 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-149 Se calienta aire mientras fluye subsónicamente por un ducto cuadrado de 8 cm  8 cm de sección transversal. Las propiedades del aire a la entrada se mantienen a Ma1 0.3, P1 550 kPa y T1 450 K…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-148 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-148 Se enfría aire mientras fluye por 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 de Mach de salida es Ma2 2.0. Despreciando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-147 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-147 Repita el problema 17-146 para metano con k 1.3. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-146 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-146 Usando el software EES (u otro) y las relaciones que se dan en la tabla A-33, genere las funciones de choque normal unidimensional variando el número de Mach corriente arriba de 1 a 10 en incrementos de 0.5…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-145 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-145 Repita el problema 17-144 para metano con k 1.3 Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-144 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-144 Usando el software EES (u otro) y las relaciones que se dan en la tabla A-32, calcule las funciones de flujo compresible unidimensional isentrópico variando el número de Mach corriente arriba de 1 a 10 en incrementos de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-143 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-143 Usando el software EES (u otro), determine la forma de una tobera convergente-divergente para aire para un flujo másico de 3 kg/s y condiciones de estancamiento de entrada de 1.400 kPa y 200 °C. Suponga que el flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-142 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-142 Considere una mezcla equimolar de oxígeno y nitrógeno. Determine la temperatura, la presión y la densidad críticas para una temperatura y una presión de estancamiento de 600 K y 300 kPa. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-141 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-141 Usando el software EES y las relaciones de la tabla A-33, calcule las funciones de choque normal unidimensional para un gas ideal con k 1.667 y presente sus resultados duplicando la tabla A-33 Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-140 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-140 Usando el software EES y las relaciones de la tabla A-32, calcule las funciones de flujo compresible unidimensional para un gas ideal con k 1.667 y presente sus resultados duplicando la tabla A-32. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-139 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-139 Se expande helio en una tobera de 150 psia, 900 R y velocidad despreciable, a 15 psia. Calcule las áreas de garganta y salida para un flujo másico de 0.2 lbm/s, suponiendo que la tobera es isentrópica. ¿Por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-138 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-138 Se expande helio en una tobera de 1 MPa, 500 K y velocidad despreciable, a 0.1 MPa. Calcule las áreas de garganta y salida para un flujo másico de 0.25 kg/s, suponiendo que la tobera es isentrópica. ¿Por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-137 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-137 Un avión vuela con un número de Mach Ma1 0.7 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 salir del difusor que se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-136 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-136 Entra nitrógeno a una tobera convergente a 700 kPa y 300 K con una velocidad despreciable, y experimenta un choque normal en una ubicación en la que el número de Mach es Ma 3.0. Calcule la presión, la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-135 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-135 Encuentre la expresión para la relación de la presión de estancamiento después de una onda de choque con respecto a la presión estática antes de la onda de choque como función de k y el número de Mach…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-134 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-134 Entra vapor de agua a 6.0 MPa y 700 K a una tobera convergente con velocidad despreciable. El área de garganta de la tobera es de 8 cm2. Suponiendo flujo isentrópico, grafique la presión de salida, la velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-133 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-133 Entra aire a 0.9 MPa y 500 K a una tobera convergente con una velocidad de 230 m/s. El área de la garganta es de 10 cm2. Suponiendo flujo isentrópico, calcule y grafique el flujo másico a través…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-132 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-132 Repita el problema 17-131 suponiendo que la velocidad de entrada es despreciable. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-131 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-131 Entra helio a una tobera a 0.8 MPa, 500 K y una velocidad de 120 m/s. Suponiendo flujo isentrópico, determine la presión y la temperatura del helio a una ubicación donde la velocidad es igual a la velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-130 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-130 Grafique el parámetro de flujo másico m . 1RT0/ (AP0) contra el número de Mach para k 1.2, 1.4 y 1.6 en el intervalo de 0 Ma 1. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-129 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-129 Un avión subsónico vuela a una altitud de 9.000 m, donde las condiciones atmosféricas son de 30.8 kPa y 240 K. Una sonda estática de Pitot mide que la diferencia entre las presiones estática y de estancamiento es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-128 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-128 Usando las ecuaciones 17-4, 17-13 y 17-14, verifique que, para el flujo estacionario de gases ideales, dT0/T dA/A (1Ma2)dV/V. Explique el efecto del calentamiento y de los cambios de área sobre la velocidad de un gas ideal en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-127 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-127 Para gases ideales que experimentan procesos isentrópicos, obtenga expresiones para P/P*, T/T* y p/p* como funciones de k y Ma. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-126 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-126 Obtenga la ecuación 17-10 comenzando con la ecuación 17-9 y usando la regla cíclica y las relaciones de propiedades termodinámicas Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-125 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-125 Deduzca una expresión para la velocidad del sonido basada en la ecuación de estado de van der Waals P RT(vb) – a/v2. Usando esta relación, determine la velocidad del sonido en dióxido de carbono a 50 °C y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-124 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-124 Entra nitrógeno a un intercambiador de calor de flujo estacionario a 150 kPa, 10 °C y 100 m/s y recibe calor en la cantidad de 125 kJ/kg mientras fluye. El nitrógeno sale del intercambiador de calor a 100…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-123 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-123 Una sonda estacionaria de temperatura insertada en un ducto donde fluye aire a 125 m/s indica 50 °C. ¿Cuál es la temperatura real del aire? Respuesta: 42.2  Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-122 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-122 El empuje desarrollado por el motor de un avión Boeing 777 es alrededor de 380 kN. Suponiendo flujo bloqueado en la tobera, determine el flujo másico del aire por la tobera. Tome las condiciones ambientes como 265 K…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 17-121 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 17-121  El aire de un neumático de automóvil se mantiene a la presión de 220 kPa (manométrica) en un entorno en el que la presión atmosférica es de 94 kPa. El aire en el neumático está a la presión…