HIDRÁULICA GENERAL 89.01 Trabajo Práctico de Fluidos Compresibles

HIDRAULICA GENERAL 89.01

FLUÍDOS COMPRESIBLES

Problema 1: Un avión vuela a una velocidad de crucero de 250 m/s a una altitud de 5.000

metros, donde la presión atmosférica es de 54.05 KPa y la temperatura ambiente del aire

es de 255.7 K. El aire del ambiente a alta velocidad ingresa primero al difusor y luego al

compresor. Se considera que los procesos en el difusor y en el compresor son isentrópicos.

Cuando el aire ingresa al difusor se desacelera. Considere al aire un gas ideal con calores

específicos constantes.

Datos:

cp (calor específico a presión constante)=1.005 KJ/kg.ºK

k (razón de calores específicos)=1.4

Determinar:

a) la presión de estancamiento a la entrada al compresor.

b) el trabajo que debe realizar el compresor por unidad de masa del aire comprimido si la

razón de presiones de estancamiento a la salida y la entrada del compresor se 8.

Problema 2: Se introduce aire en un difusor a una velocidad de 200 m/s. La temperatura

del aire a la entrada del difusor es de 30ºC. Considerar que el aire se comporta como un

gas ideal.

Datos:

R=0.287 KJ/Kg.ºK

k (razón de calores específicos a 30ºC)= 1.4.

Determinar:

a) la velocidad del sonido

b) el número de Mach a la entrada del difusor

Problema 3: Gas nitrógeno entra a un ducto (tobera convergente) con área de sección

transversal variante a T1=400 ºK, P1=100 KPa y Ma1= 0.3. Considere flujo isentrópico

estacionario y determine T2, P2 y Ma2 en la sección transversal donde el área de flujo se

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redujo 20 %. Considerar el nitrógeno un gas ideal y el flujo a través de la tobera

estacionario, unidimensional e isentrópico.

Datos:

k (razón de calores específicos a 30ºC)= 1.4.

Problema 4: Se tiene aire a 1 MPa y 600ºC ingresando a una tobera convergente con una

velocidad de 150 m/s. Considere que el flujo a través de la tobera es estacionario,

unidimensional e isentrópico.

Datos:

cp (calor específico a presión constante)=1.005 KJ/kg.ºK

k (razón de calores específicos)=1.4

Determinar:

a) la razón del flujo de masa a través de la tobera para un área de garganta de tobera de

50 cm 2 cuando la presión del receptor es 0.7 MPa y 0.4 MPa.

Problema 5 (Optativo): Ingresa aire a una tobera convergente-divergente a 1 MPa, 800ºK

y velocidad despreciable. Considere al flujo estacionario, unidimensional e isentrópico.

Datos:

k (razón de calores específicos a 30º C)= 1.4.

Número de Mach a la salida Ma=2

Area de la garganta de 20 cm2

R=0.287 KJ/Kg.ºK

Determinar:

a) las condiciones del flujo en la garganta

b) las condiciones del flujo en la sección de salida

b)