fenômenos de transportes

FENÔMENOS DE TRANSPORTES

Prof. Dr. Paulo César Lenço

Fenomenos de Transportes

2

Fluidos, Massa Específica, Peso Específico,Peso Específico Relativo.

Engenharia de Produção. UNIC

Tópicos Abordados Nesta Aula Propriedades dos Fluidos. Massa Específica. Peso Específico. Peso Específico Relativo.


3



Características de um Fluido Dois aspectos diferenciam a mecânica dos fluidos e a

mecânica dos sólidos: 1. A natureza de um fluido é muito diferente a de um

sólido. 2. Nos fluidos geralmente lidamos com correntes

contínuas de fluido. Nos sólidos considera-se elementos individuais de matéria.


4



Três estados de matéria são reconhecidos: sólido, líquido e gasoso. No estado líquido e gasoso a matéria é denominada fluido. Os sólidos têm a propriedade de resistir à deformação. Como um fluido não pode resistir a uma força de deformação este se move e, portanto escoa sob a ação desta força. Sua forma muda continuamente conforme é aplicada a força. Um sólido pode resistir a uma força de deformação. A força pode causar alguma deformação ou deslocamento do sólido, contudo este não tenderá a mover-se continuamente.


5



Lei de Viscosidade de Newton Podemos iniciar considerando que um elemento de

fluido retangular 3D representado na Figura


6




7




8




9



10


Engenharia de Produção. UNICFenomenos de Transportes


11



Propriedades dos Fluidos Algumas propriedades são fundamentais para a

análise de um fluido e representam a base para o estudo da mecânica dos fluidos, essas propriedades são específicas para cada tipo de substância avaliada e são muito importantes para uma correta avaliação dos problemas comumente encontrados na indústria.

Dentre essas propriedades podem-se citar: a massa específica, o peso específico e o peso específico relativo.


12



Viscosidade absoluta ou dinâmica (μ ) Essa grandesa é uma propriedade de cada fluido e de

suas condições, como, por exemplo, a pressão e principalmente a temperatura.

De forma simplificada, pode-se dizer que a viscosidade dos fluidos é originada por uma coesão entre as moleculas e pelo choque entre elas.

No sistema internacional de medidadas a viscosidade e dada pelas unidades


13



Massa Específica ou densidade (ρ) Representa a relação entre a massa de uma determinada substância e

o volume ocupado por ela. A massa específica pode ser quantificada através da aplicação da equação a seguir.

Onde: ρ é a massa específica, m representa a massa da substância e V o volume por ela ocupado.

No Sistema Internacional de Unidades (SI), a massa é quantificada em kg e o volume em m³, assim, a unidade de massa específica é kg/m³.


14



Peso Específico (γ) É a relação entre o peso de um fluido e volume

ocupado, seu valor pode ser obtido pela aplicação da equação a seguir

Como o peso é definido pelo princípio fundamental da dinâmica (2ª Lei de Newton) por , a equação pode ser reescrita do seguinte modo:


15



A partir da análise das equações é possível verificar que existe uma relação entre a massa específica de um fluido e o seu peso específico, e assim,

pode-se escrever que:

onde, γ é o peso específico do fluido, W é o peso do fluido e g representa a aceleração da gravidade, em unidades do (SI), o peso é dado em N, a aceleração da gravidade em m/s² e o peso específico em N/m³


16



Peso Específico Relativo (γr) Representa a relação entre o peso específico do fluido

em estudo e o peso específico da água. Em condições de atmosfera padrão o peso específico

da água é 10000N/m³, e como o peso específico relativo é a relação entre dois pesos específicos, o mesmo é um número adimensional, ou seja não contempla unidades. .


17



Viscosidade cinematica (ν) é dado pelo quociente entre a viscosidade

dinâmica e a massa especícica relação.

No sistema internacional de medidadas a viscosidade e dada pelas unidades


18



Fluido Ideal Fluido ideal é aquele cuja viscosidade é nula. Por essa

definição conclui-se que é um fluido que escoa sem perdas de energia por atrito.

Claro que não existe esse fluido na natureza mas que por razões didáticas e pelo efeito secundario que a viscosidade exerce no no fenômeno, essa condição é admitida.


19



Fluido incompressivel Diz-se que o fluido é incompressível se seu volume

não varia ao modificar a pressão. Isso implica no fato de que, se o fluido for incompressível, a sua massa especifica, ou densidade não variará com a pressão.


20



Equação de estados dos gases. Sob certas condições, a massa específica de um gás pode ser

relacionada com a pressão e a temperatura através da equação de estado ou equação dos gases perfeitos definida como:

pV = mRT Onde p é a pressão absoluta (Pa), m a massa (kg) do gás V o volume

(m3) ocupado pelo gás, T a temperatura absoluta (K) e R a constante do gás. Como m/V representa a massa específica (ρ) podemos escrever a equação acima como

p = ρRT Para o ar, por exemplo, a constante R=287 J/kg.K. Tal equação

aproxima o comportamento dos gases reais nas condições normais, isto é quando os gases não estão próximos da liquefação.


21



Tabela de Propriedades dos Fluidos


22



Exercício 1 1) Sabendo-se que 1500kg de massa de uma

determinada substância ocupa um volume de 2m³, determine a massa específica, o peso específico e o peso específico relativo dessa substância. Dados: γH2O = 10000N/m³, g = 10m/s².


23



Solução do Exercício 1


24



Exercício 2 2) Um reservatório cilíndrico possui diâmetro de base

igual a 2m e altura de 4m, sabendo-se que o mesmo está totalmente preenchido com gasolina (ver propriedades na Tabela), determine a massa de gasolina presente no reservatório.


25



Solução do Exercício 2Volume do Reservatório


26



Exercícios Propostos 1) A massa específica de uma determinada substância

é igual a 740kg/m³, determine o volume ocupado por uma massa de 500kg dessa substância.

2) Sabe-se que 400kg de um líquido ocupa um reservatório com volume de 1500 litros, determine sua massa específica, seu peso específico e o peso específico relativo. Dados: γH2O = 10000N/m³, g = 10m/s², 1000 litros = 1m³.


27



3) Determine a massa de mercúrio presente em uma garrafa de 2 litros. (Ver propriedades do mercúrio na Tabela). Dados: g = 10m/s², 1000 litros = 1m³.

4) Um reservatório cúbico com 2m de aresta está completamente cheio de óleo lubrificante (ver propriedaes na Tabela). Determine a massa de óleo quando apenas ¾ do tanque estiver ocupado. Dados: γH2O = 10000N/m³, g = 10m/s².


28



5) Sabendo-se que o peso específico relativo de um determinado óleo é igual a 0,8, determine seu peso específico em N/m³. Dados: γH2O = 10000N/m³, g = 10m/s².


29



Próxima Aula Estática dos Fluidos. Definição de Pressão Estática. Unidades de Pressão. Conversão de Unidades de Pressão

fenômenos de transportes

Documents