Trabajo Practico No1

MEC 2249.-Flujo compresible
09 de agosto de 2016
Trabajo Practico 1
Docente: Emilio Rivera Chávez
P1 Se diseña un conducto para expandir aire isentrópicamente a presión atmosférica a partir de un gran
tanque en el cual las propiedades se mantienen constantes en 5oC y 304 kPa (abs). La relación de flujo
deseada es de 1 kg/s Determine el área de salida del conducto. Grafique el número de Mach y la presión
como funciones de la distancia a lo largo del conducto. Resp. A = 1.49x10-3m2.
P2 Una tobera convergente-divergente, diseñada para expandir aire a M=3.0, tiene 250 mm 2 de área de
salida. La tobera esta atornillada a la parte lateral de un gran tanque y descarga a la atmosfera estándar. El
aire en el tanque está presurizado a 4,5 MPa (manométrica) y 750 K. Suponga que el flujo dentro de la
tobera es isentrópico. Evalué la presión en el plano de salida de la tobera. Calcule la relación de flujo másico
de aire a través de la tobera. Resp. p=125 kPa (abs.); m = 0.401 kg/s.
P3 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 entrada son 1 400 kPa y 200°C. Considere que el
flujo es isentrópico. Repita el cálculo a los intervalos de 50 kPa de la caída de presión hasta la presión a la
salida de 100 kPa. Grafique la tobera a la escala. Calcule y grafique también el número de Mach en la tobera.
P4 Professor Gordon Holloway and his student, Jason Bettle, of the University of New Brunswick obtained
the following tabulated data for blow-down air flow through a converging–diverging nozzle similar in shape
to Fig. The supply tank pressure and temperature were 29 psig and 74°F, respectively. Atmospheric
pressure was 14.7 psia.Wall pressures and centerline stagnation pressures were measured in the expansion
section, which was a frustrum of a cone. The nozzle throat is at x = 0. Use the stagnation pressure data to
estimate the local Mach number. Compare the measured Mach numbers and wall pressures with the
predictions of one-dimensional theory. For x = 9 cm,
the stagnation pressure data was not thought by
Holloway and Bettle to be a valid measure of Mach
number. What is the probable reason?.
P5 A pitot tube is used to measure the velocity of air. At low speeds, we can reasonably treat the air as an
incompressible fluid; however, at high speeds this assumption is not very good due to compressibility
effects. At what Mach number does the incompressibility assumption become inaccurate for engineering
calculations? Justify your answer with appropriate calculations.
Answer(s):
if we consider <1% error acceptable, the incompressibility assumption is valid for Ma <≈ 0.3. (𝛾=𝑘 ).