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FENÔMENOS DE TRANSPORTES
PROF.: KAIO DUTRA
AULA 1 – FLUIDOS PARTE 1
Definição de Um FluidoDefinição elementar: Fluido é uma substância que não tem umaforma própria, assume o formato do meio.
Prof.: Kaio Dutra
Definição de Um FluidoUm fluido é uma substância que se deforma continuamente soba aplicação de um tensão de cisalhamento (tangencial), nãoimporta quão pequena ela seja.
Um solido deforma-se quando uma tensão de cisalhamento lhe éaplicada, mas sua deformação não aumenta continuamente como tempo.
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Massa EspecíficaPara encontrarmos a massa específica ρ de um fluido emqualquer ponto, isolamos um pequeno elemento dV e medimosa massa dm do fluido contida dentro desse elemento. De formaque:
𝜌 =𝑑𝑚
𝑑𝑉
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Massa EspecíficaUma forma alternativa de expressar a massa específica de uma
substância é compará-la com um valor de referência aceito,tipicamente a massa específica máxima da água, ρH20 (1.000 kg/m³ a4°C(277K)). Desse modo, a gravidade específica, ou densidaderelativa, SG, de uma substância é expressa como:
Por exemplo, a SG do mercúrio é tipicamente 13,6 — o mercúrio é13,6 vezes mais denso que a água
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Equações BásicasA análise de qualquer problema de mecânica dos fluidos inclui,necessariamente, o estabelecimento das leis básicas quegovernam o movimento do fluido. As leis básicas, que sãoaplicáveis a qualquer fluido, são: A conservação da massa
A segunda lei do movimento de Newton
O princípio da quantidade de movimento angular
A primeira lei da termodinâmica
A segunda lei da termodinâmica
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Equações BásicasNem todas as leis básicas são necessárias para resolver um problema
qualquer. Por outro lado, em muitos problemas é necessário buscarrelações adicionais que descrevam o comportamento das propriedadesfísicas dos fluidos sob determinadas condições.
A equação de estado do gás ideal é um modelo que relaciona a massaespecífica com a pressão e a temperatura para muitos gases sob condiçõesnormais.
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Exemplo 1Um tanque de oxigênio comprimido para corte à chama deve conter 15Kg
de oxigênio à pressão manométrica de 10 Mpa (a temperatura de 35°C).Qual deve ser o volume do tanque? Dados:
Rox=259,8 J/KgK;
Pressão atmosférica (atm)= 101x10³Pa;
T(K)=T(°C)+273.
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Sistema e Volume de Controle Sistema: é definido como uma quantidade
de massa fixa e identificável; o sistema éseparado do ambiente pelas suas fronteiras.As fronteiras do sistema podem ser fixas oumóveis; contudo, nenhuma massa cruzaessas fronteiras.
Volume de controle: é um volume arbitráriono espaço através do qual o fluido escoa. Afronteira geométrica do volume de controleé denominada superfície de controle.
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Exemplo 2Um trecho de redução em um tubo de água tem um diâmetro de entrada
de 50mm e diâmetro de saída de 30mm. Se a velocidade média naentrada é de 2,5m/s, encontre a velocidade de saída. Dados:
Vazão volumétrica (m³/s):
ሶ𝑄 = 𝑣 ∙ 𝐴
Vazão mássica (Kg/s):
ሶ𝑚 = 𝜌 ∙ 𝑣 ∙ 𝐴
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Dimensões e UnidadesDimensões: são as quantidades físicas tais como comprimento, tempo,
massa e temperatura. Em termos de um sistema particular de dimensões,todas as quantidades mensuráveis podem ser subdivididas em doisgrupos: Quantidades ou grandezas primárias: Pequeno grupo de dimensões básicas, a partir
do qual todos os outros podem ser formados.
Quantidades ou grandezas secundárias: São aquelas cujas dimensões são expressasem termos das dimensões das quantidades primárias.
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Dimensões e UnidadesQuantidades ou grandezas primárias: Comprimento(m);
Massa(g);
Tempo(s);
Carga elétrica(C);
Quantidade de matéria (mol);
Temperatura(K);
Intensidade luminosa (Cd).
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Sistemas de Unidades
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Exercícios1. Um tanque esférico de diâmetro interno igual a 500 cm contém oxigênio
comprimido a 7 MPa e 25°C. Qual é a massa de oxigênio? Resp.: 5917Kg2. Ar comprimido escoa por um tubulação principal de 2” com velocidade
de 15m/s, qual deve ser o diâmetro de uma ramificação para queapenas 20% da vazão escoe por ela? Resp.: Resp.: 22,7mm
3. Um reservatório de 15000 litros é abastecido com oxigênio a umatemperatura de 30°C e uma pressão absoluta de 150bar.Aproximadamente quantos cilindros de 5 litros a uma pressão absolutade 70bar e temperatura de 30°C o reservatório é capaz de encher?Resp.:3428 cilindros
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