Flujo de rayleigh y fanno

Universidad de Carabobo
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica
Departamento de térmica y energética
Cátedra de Dinámica de gases

EJERCICIOS DE FLUJO RAYLEIGH Y FLUJO DEFANNO

|
|
|

Valencia, 10 Agosto de 2011
Ejercicios de dinámica de Gases

* Flujo Rayleigh:
Entra aire a un ducto rectangular a P1=420KPa, T1=300K y M1=2. Se transfiere calor alaire en una cantidad de 55KJ/Kg mientras que fluye a través de ducto. Desprecie las perdidas por fricción y determine la temperatura, el número de mach a la salida del ducto, la velocidad y la densidaddel aire por unidad de área a la entrada del ducto y el flujo másico por unidad de área.

* Flujo de Fanno:
Entra aire a un ducto adiabático de 5cm de diámetro a M1=0,2, T1=400K y P1=200KPa. Elfactor de fricción y el número de mach a la salida del ducto son respectivamente 0,016 y 0,8, determine: longitud del ducto, temperatura, presión, densidad y velocidad a la salida del ducto.

Datos:M1=0,2
P1=200KPa
T1=400K
ʄ=0,016
M2=0,8
K=1,4
R=0,287KJKg∙K
Cp=0,287KJKg∙K

Considerando que el flujo de aire es subsónico y que la sección transversal del ducto es adiabática y constantea lo largo del mismo.
Entonces, hallando la velocidad del flujo a la entrada del ducto:

V1=M1∙C1=M1∙K∙R∙T1 V1=0,2∙1,4∙287KJKg∙K∙400K
V1=400,9ms
Ahora utilizando M1 y M2 es posible hallar lasrelaciones correspondientes a la entrada y salida del ducto, así:
T. F. F.

M1=0,2 ʄLmáxDh=14,533266; T1T*=1,190476; P1P*=5,455447; V1V*=0,218218
T. F. F.

M1=0,2ʄLmáxDh=0,07229; T2T*=1,06383; P2P*=1,289277; V2V*=0,825137

Ahora hallando T2, P2, y V2 a la salida del ducto:

T2T*=T2T*T1T*=1,063831,190476=0,8986 T2=0,8986∙T1=0,8986∙400K
T2=359,5KP2P*=P2P*P1P*=1,2892775,455447=0,2363 P2=0,2363∙P1=0,2363∙200KPa
P2=47,3KPa

V2V*=V2V*V1V*=0,82251370,218218=3,7692 V2=3,7692∙V1=3,7692∙80,2ms
V2=302,3ms

Ahora se puede hallar la longitud...