Escoamento compressível analise do comportamento das propriedades ao longo do bocal convergente-divergente

Nome: Fábio Santos Nascimento MECÂNICA DOS FLUIDOS EM TURBINAS A GÁS Mestrado Profissional em Turbinas a gás Exame Final – Escoamento compressível Analise do comportamento das propriedades ao longo do bocal convergente-divergente 1. Introdução

Bocais convergente-divergente são usados com fluidos compressíveis (gases, incluindo vapor) para aumentar sua velocidade. O bocal convergente-divergente (também conhecida como bico DeLaval) é usado em turbinas a vapor, a maioria se não todos os motores de foguetes e todos os túneis de vento supersônicos. Neste artigo será realizada uma discussão do comportamento do fluido através do bocal convergente-divergente, alterando-se a pressão de saída do bocal.

2. Formulação das equações utilizadas no bocal convergente-divergente

As hipóteses simplificadoras que serão utilizadas para as equações do escoamento do fluido dentro de um bocal convergente-divergente são:     Regime permanente; Escoamento unidimensional; Escoamento isentrópico; O gás se comporta como um gás perfeito.

Da equação da continuidade, tem-se: + + = 0 (1)

Da equação da quantidade de movimento e energia, tem-se: + = 0 (2)

Substituindo a equação (2) em (1), tem-se:

(1 − Onde:      = = ,

)=

(3),

V...velocidade do escoamento; A...velocidade do som no fluido de trabalho; ...razão de calores específico; R...constante do gás; T...temperatura do fluido.

Das equações acima se pode obter as seguintes conclusões a respeito do comportamento do escoamento no bocal convergente e no divergente, como pode ser visto na tabela abaixo. Tabela – Comportamento do escoamento nos bocais convergente e divergente

Convergente Área M1

3. Analise do bocal convergente-divergente

O fluido estocado dentro de um largo reservatório é escoado em um bocal convergente-divergente até o meio ambiente, como demonstrado na figura abaixo. É desejado analisar a vazão mássica e a distribuição de pressão ao longo do bocal para vários valores de ⁄ . No