Estudo de Bocais e Escoamento: Casos de Pressão

Bocais CD Prof Me André Chiconi Rialto Bocais CD Além das equações já vistas anteriormente quando trabalhamos com bocais convergentesdivergentes é necessário estudar alguns casos específicos relacionados à pressão Podemos trabalhar com 4 casos considerando a pressão de saída e de entrada 2 Bocais CD Bocais CD Caso 1 Pressão de saída igual a pressão de entrada p0ps Se estivermos trabalhando nessas condições não há escoamento É fisicamente impossível o fluido escoar 4 Bocais CD Caso 2 Pressão de saída menor pressão de entrada psp0 e pressão na garganta maior que a pressão crítica pGp Nesse caso a pressão no interior do bocal diminui na seção convergente pois o escoamento da entrada é subsônico Como a pressão da garganta é maior que a crítica significa que o escoamento ainda não atingiu a condição de número de Mach igual a 1 na garganta portanto o escoamento ainda se mantém subsônico 5 Bocais CD Caso 2 Pressão de saída menor pressão de entrada psp0 e pressão na garganta maior que a pressão crítica pGp Sendo assim a pressão aumenta na sessão divergente Vale ressaltar que ela nunca atingirá novamente a pressão de entrada será sempre menor Nesse caso o escoamento é inteiro subsônico 6 Bocais CD Bocais CD Caso 3 e Caso 4 Pressão de saída menor pressão de entrada psp0 e pressão na garganta igual a pressão crítica pGp Nesses casos voltamos ao caso de escoamento blocado que estávamos estudando até agora onde a variação de pressão não produz mais uma variação na seção convergente nem na vazão mássica e o número de Mach vale 1 na garganta 8 Bocais CD Caso 3 e Caso 4 Pressão de saída menor pressão de entrada psp0 e pressão na garganta igual a pressão crítica pGp O que irá alterar serão as propriedades do fluido na seção divergente É possível obter apenas duas soluções isentrópicas nessa situação O Caso 3 indica uma pressão onde a saída do bocal é subsônica O Caso 4 indica uma pressão onde a saída do bocal é supersônica 9 Bocais CD Exemplo 1 Num reservatório de grandes dimensões está armazenado ar k 14 R 2870JkgK à pressão de 10MPa abs e à temperatura de 300 K Para a descarga do ar é instalado um bocal convergentedivergente com área de saída de 200cm² e área da garganta de 100cm² a A partir de que pressão a jusante a vazão em massa será máxima b Qual seria a outra pressão a jusante que produziria um escoamento totalmente isoentrópico blocado c Qual é a vazão em massa máxima 11 Exemplo 2 Num reservatório de grandes dimensões está armazenado ar k 14 R 2870JkgK à pressão de 08MPa abs e à temperatura de 350 K Para a descarga do ar é instalado um bocal convergentedivergente com área de saída de 500cm² Sendo a pressão isoentrópica subsônica igual a 07MPa na saída a Qual a área da garganta que define um escoamento isoentrópico blocado b Qual seria a outra pressão a jusante que produziria um escoamento totalmente isoentrópico blocado c Qual é a vazão em massa máxima 12 Bocais CD Para qualquer que seja o valor projetado de saída entre as pressões do Caso 3 e Caso 4 aparecerá fenômenos que geram entropia no bocal denominados de ondas de choques Essas ondas de choques pode ser normais ou oblíquas ao escoamento Esses fenômenos são alvos de estudos principalmente computacionais apesar de haver alguma teorias para resolução analítica dos mesmos 13 Bocais CD Bocais CD Bibliografia White F M Mecânica Dos Fluidos 6ed AMGH Editora Ltda 2011 16 Mach 00e00 1 15 2 25 3 37e00