Este problema describe el funcionamiento de una tobera adiabática (sin flujo de calor), la cual tiene una corriente de entrada que difiere de la de salida espacial y energéticamente, pero que conservan el mismo flujo másico de 250 kg/h. De este modo, usamos un balance de energía con el fin the determinar la velocidad a la que sale el fluido, según es requerido en el problema:
[tex]mu_1+mP_1v_1+mgh_1+\frac{1}{2} mv_1^2=mu_2+mP_2v_2+mgh_2+\frac{1}{2} mv_2^2[/tex]
En la que se tiene que la incógnita es la velocidad de salida, [tex]v_2[/tex], y es posible simplificar el flujo másico, [tex]m[/tex], al estar como factor común en ambos lados y despreciar la energía potencial (mgh), ya que no hay diferencia de altura significativa entre la entrada y salida de la tobera.
De este modo, es posible reemplazar los valores dados para obtener la siguiente expresión:
[tex]2510\frac{kJ}{kg} +1378kPa*0.147\frac{m^3}{kg} +\frac{1}{2} (5\frac{m}{s} )^2=2263\frac{kJ}{kg}+138.7kPa*1.099\frac{m^3}{kg} +\frac{1}{2} v_2^2[/tex]
Y así, hallar la velocidad de salida como sigue:
[tex]2725.066\frac{kJ}{kg}=2415.431\frac{kJ}{kg} +\frac{1}{2} v_2^2\\\\v_2=\sqrt{2(2725.066\frac{kJ}{kg}-2415.431\frac{kJ}{kg} )} \\\\v_2=24.9\frac{m}{s}[/tex]
Para revisar:
