O compressor indicado na figura abaixo é alimentado (seção 1) por uma tubulação circular a uma vazão de 0,283 m³/s de ar na condição padrão. O tanque do compressor possui um volume de 0,57 m³. O ar é descarregado do tanque através de uma tubulação circular que apresenta diâmetro igual a 30,5 mm. A velocidade e a massa específica do ar que escoa no tubo de descarga (seção 2) são iguais a 213 m/s e 1,80 kg/m³, respectivamente. (Dado: massa específica do ar na condição padrão: 1,227 kg/m³).
Determinar a taxa de variação da massa de ar contida no tanque em kg/s.
Olá José
Aqui está uma maneira de fazê-lo, mas é uma simplificação, sinceramente não cheguei a ver fenômenos de transporte, mas acredito que a ideia seja aproximadamente :
O fluxo pedido poderá ser encontrado através da diferença entre o fluxo de entrada e fluxo de saída R = Oe - Os
O fluxo de entrada podemos conseguir através das informações diretas do exercício, basta multiplicarmos a vazão de entrada (Ze) pela massa específica:
Oe=Ze . u
Oe = 0,283 . 1,227
aproximadamente Oe = 0,347 kg/s
Para encontrar o fluxo de saída utilizamos os outros dados, pensando pela vazão volumétrica de um sistema:
Zv = V/t -> como foi dito que temos uma saída circular, pode-se aproximar o volume de saída por um cilindro
Zv = Ab . h/t
Zv = Ab . v , o fluxo será a área da base, no caso do cano de saída, multiplicada pela velocidade de saída do ar
Zv = pi .(15,25.10-3)2 . 213 , utilizamos a área em m2
Zv = 213 . 232,56 . pi . 10-6
aproximadamente Zv = 0,1556 m3/s
Com isso podemos voltar à primeira equação que utilizamos, encontrando assim o fluxo de saída:
Os = Zv . u
Os = 0,1556 . 1,8
Os = 0,280 kg/s aproximadamente.
Com isso conseguimos a taxa de variação de massa no interior do recipiente:
R = 0,347 - 0,280
R = 0,067kg/s
Espero ter lhe ajudado
Att
Prof. Flávio