Introdução ao escoamento compressível
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Os tópicos sobre escoamentos vistos em páginas anteriores pressupõem a
propriedade massa específica (ou o inverso, volume específico) constante. São
os casos mais comuns de escoamento de líquidos e mesmo de gases, que
podem ser assim considerados, sem grandes desvios de resultados, se as
diferenças de pressão são pequenas, em geral menores que 10%. Quando a
massa específica varia (isto é, o escoamento é compressível), há necessidade
de considerações termodinâmicas das transformações ao longo do
escoamento.
O tema é naturalmente extenso e de alguma complexidade, mas esta pequena
série de páginas procura apresentar apenas informações básicas e alguns
casos particulares mais simples.
Velocidade do som e condições de estagnação
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Algumas informações sobre estes assuntos são dadas na parte de
Termodinâmica deste site. Aqui são repetidos alguns conceitos e fórmulas
finais e introduzidos novos aspectos aplicáveis a escoamentos.
A velocidade do som em um gás é dada por:
#A.1#. Onde:
csvelocidade em m/s
χrelação adimensional cp / cv (calor específico com pressão constante /
calor específico com volume constante)
p pressão do gás em Pa
ρ massa específica em kg/m3
v volume específico em m3/kg
Rgás constante do gás em J/(K kg) = R / M, onde R é a constante universal,
cerca de 8,315 J/(K mol), e M é a massa molar em kg/mol
T temperatura absoluta em K
Evidentemente, a fórmula acima supõe o comportamento de gás ideal.
Exemplo 01: determinar a velocidade do som em vapor d'água a 135ºC.
A temperatura absoluta é T ≈ 135 + 273 = 408 K. Segundo dados de
tabelas, para o vapor d'água,
