segunda aula complemento_12009

Mecânica dos Fluidos para Engenharia Química

Segunda aula de complemento

17/02/2009

Para se refletir e conhecer a qualidade observada nos estudos propostos, proponho

as questões a seguir:

Para construir a qualidade profissional denominada de empregabilidade é fundamental que se construa uma

formação alicerçada na excelência e na conscientização que ela deve ser contínua.

No momento qual a

sua profissão?

O que deve ser feito para

se ter sucesso nela?

O que possibilitará o

sucesso na minha profissão?

Como acontece a transformação

do estudante em engenheiro(a)?

Refletindo sobre a

qualidade nos estudos

17/2/2009 - v3

Após as reflexões anteriores, lembrem que

não dá para fazer engenharia com truques e

ilusões, já que:

A (o) engenheira

(o) basicamente se forma para

Resolver problemas

Criar oportunidades

Já que a(o) engenheira(o) deve resolver problemas,

vamos praticar ...

relação

equação manométrica

determinação da pressão

em uma seção do escoamento

incompressível e em reg. permanente

equação da energia

determinação do

semtido do escoamento

tipos de perda de carga

cálculo da perda

conceito de Leq

determinação da vazão

Através dos exercícios

objetiva-se recordar:

17/02/2009 - v2

peso específico

x

massa específica

viscosidade absoluta

x

viscosidade cinemática

distribuída

localizada ou singular

diagrama de Rouse

G1O dispositivo mostrado na figura abaixo mede o

diferencial de pressão entre os pontos A e B de umatubulação por onde escoa água.

Sabendo-se que:

Com base nos dados apresentados na figura, sabendo que o tubo é de cobre de 25 mm de diâmetro interno e que a viscosidade da água pode ser considerada igual a 10-6 m2/s, pede-se estimar a vazão de escoamento d’água.

m1L BA

G1 = Mauro, Patrícia, Bruno Bellini e Felipe Luz

G2A camisa de resfriamento de um reator experimental está

sendo alimentada por uma salmoura alcoólica a 20% através de um tubo isolado de cobre com 20,6 mm de diâmetro interno. Num trecho reto e sem válvulas ou qualquer outro acessório a salmoura circula a –1oC e

pressão pouco acima da atmosférica. Um manômetro em U ligado em tomadas de pressão distantes 4,5 m uma da outra indica uma perda de carga que é representada pelo desnível de 5,9 cm do fluido manométrico, que no caso é

o mercúrio. Nestas condições determine a vazão da salmoura.

Dados:

Massa específica da salmoura igual a 977,6 kg/m3

e sua viscosidade igual a 5,5x10-3 (Pa x s)

G2 = Larissa, Isadora, Marília e Eder

G3A camisa de resfriamento de um reator experimental está

sendo alimentada por uma salmoura alcoólica a 20% através de um tubo isolado de cobre com 20,6 mm de diâmetro interno. Num trecho reto e sem válvulas ou qualquer outro acessório a salmoura circula a –1oC e

pressão pouco acima da atmosférica. Um manômetro em U ligado em tomadas de pressão distantes 4,5 m uma da

outra que origina uma variação de pressão entre as duas seções consideras de 5,9 cm de coluna d’água. Nestas condições

determine a vazão da salmoura.

Dados:

Massa específica da salmoura igual a 977,6 kg/m3

e sua viscosidade igual a 5,5x10-3 (Pa x s)

G3 = Felipe Rossi, Renato, Nicholas e Ivander.

..\avalia��o_continua\atividade2_G3.pdf

G4Para a instalação esquematizada pela figura pede-se determinar a vazão de escoamento e a rugosidade equivalente da tubulação, sabendo-se que a bomba

fornece 20 m de energia por unidade de peso ao fluido e que a perda de carga singular na válvula é 3m.

Dados: f = 0,03; Dint = 10 cm; = 2 x 10 -6 m2/s

G4 = Ana Carolina, Érica, Bruno Lanças e Jennifer.

G5Na instalação esquematizada pela figura a bomba fornece

ao fluido 37,5 m de energia por unidade de peso. Sabendo-se que o comprimento total da tubulação é

35 m; que a somatória dos comprimentos equivalentes é9,17 m; que o diâmetro interno da tubulação de aço é

0,0158 m e que as características da água à 20º C são: = 10 4 N/m3 e = 10 -6 m2/s, pede-se determinar

a vazão nesta situação, supondo escoamento em regime permanente.

G5 = Karen, Ana Raquel, Eduardo e Juliane

G6Para a instalação esquematizada pela figura onde são dados :

interno do tubo = 10 cm ; Q = 10 l/s ; pA = 2 x 10 4 N/m2 ; p3 = 0KS1 = K S4 = 1,0 ; p0 = 3x10 4 N/m 3 ; H2O = 10 4 N/m 3 ; g = 10 m/s 2

e sentido de escoamento de (A) para (3), determinar:a) o coeficiente de perda de carga distribuída;

b) a pressão de escoamento na seção (5);

c) a energia por unidade de peso fornecida pela bomba ao fluido ( HB )

G6 = Rafael, Lina, Gabriel e Ariane

G7Na tubulação de ferro fundido da figura escoa um fluido de pesoespecífico = 7840 N/m 3 e = 3x10 - 5 m2/s . Nessas condições apressão na tubulação a 400 m do reservatório (seção x) é 0,49 bar.

Pede-se:a) qual a vazão;b) qual a pressão p0 que provoca o dobro da vazão;c) qual o comprimento equivalente da singularidade (referente aoítem b).

G7 = Allan, Maira, Felipe Okada, Thales e Pamela.

A seguir os gabaritos desta

segunda atividade dos

grupos.

G1 = Mauro, Patrícia, Bruno Bellini e Felipe Luz.

Observando a figura ao lado, pode-se concluir que pB

é maior que pA, como as cotas e as velocidades médias netas seções são iguais, pode-se afirmar que o escoamento é de B para A.

y

m 1,010008,9

980pph

hg2

vpz

g2

vpz

:A a B de energia da equação a se-Aplicando

Pa 9808,910001,01,0pp

ypp

y1,0pp

OH

ABf

f

2AA

OH

AA

2BB

OH

BB

OHAB

OHarA

OHOHarB

2AB

AB22

2

2

22

G1 = Mauro, Patrícia, Bruno Bellini e Felipe Luz (cont.)

55341

6,19025,01,0

10

025,0fRe

L

g2DhDfRe

6

HfH

Como a material do tubo é cobre trata-se de um tubo considerado liso, como mostra o diagrama de

Rouse a seguir.

s

L 72,0

s

m 102,7

4

025,046,1Q

s

m 46,1

1023,0

6,19025,01,0v

6,19

v

025,0

1023,01,0

g2

v

D

Lfh

0,023f

:obtemos Rouse, de diagrama Pelo

34

2

22

Hf


G2 = Larissa, Isadora, Marília e Eder.

9,9615,4

6,190206,0762,0

106,5

0206,0fRe

s

m 106,5

6,977

105,5

L

g2DhDfRe

m 762,08,96,977

6,977136008,9059,0ph

6

26

3

HfH

f

Como a material do tubo é cobre trata-se de um tubo considerado liso, como mostra o

diagrama de Rouse a seguir.

G2 = Larissa, Isadora, Marília e Eder. (cont.)

s

L 45,0

s

m 105,4

4

0206,034,1Q

s

m 34,1

5,4038,0

6,190206,0762,0v

6,19

v

0206,0

5,4038,0762,0

g2

v

D

Lfh

0,038f


34

2

22

Hf

G2 = Larissa, Isadora, Marília e Eder. (cont.)

G3 = Felipe Rossi, Renato, Nicholas e Ivander.

5,2735,4

6,190206,00616,0

106,5

0206,0fRe

s

m 106,5

6,977

105,5

L

g2DhDfRe

m 0616,08,96,977

590ph

m

N 59010000059,0p

6

26

3

HfH

f

2

G3 = Felipe Rossi, Renato, Nicholas e Ivander. (cont.)

s

L 11,0

s

m 101,1

4

0206,032,0Q

s

m 32,0

5,4055,0

6,190206,00616,0v

6,19

v

0206,0

5,4055,00616,0

g2

v

D

Lfh

0,055f


34

2

22

Hf

G3 = Felipe Rossi, Renato, Nicholas e Ivander. (cont.)

G4 = Ana Carolina, Érica, Bruno Lanças e Jennifer.

K

D obtém se Rouse de diagrama no anteriores valores os Com

0,03f e 275000102

1,05,5Re

s

L 2,43

s

m 1032,4

4

1,05,5Q

s

m 5,5vv74,022

36,19

v

1,0

4503,0

6,19

v205

HHHH

:bomba da eixo noPHR o se-Adotando

H

6

32

2

2

22

p5B0 totais

G4 = Ana Carolina, Érica, Bruno Lanças e Jennifer. (cont.)

G4 = Ana Carolina, Érica, Bruno Lanças e Jennifer. (cont.)

m 0005,0200

1,0k200

K

1,0

200K

DH

G5 = Karen, Ana Raquel, Eduardo e Juliane.

:Rouse de diagrama no anteriores valores os Com

5,343106,4

0158.0

K

D

7,6937fRe

17,935

6,190158,05,27

10

0158,0fRe

m 5,27HH105,370

HHHH

:se-tem (0), nivel noPHR oi se-Adotando

5H

6

pp

p7B0

totaistotais

totais


(cont.)


(cont.)

s

L 49,0

s

m 109,4

4

0158,05,2Q

s

m 5,2

17,44031,0

6,190158,05,27v

6,19

v

0158,0

17,935031,05,27

031,0f

34

2

2

G6 = Rafael, Lina, Gabriel e Ariane.

a) o coeficiente de perda de carga distribuída;

Escolhemos as seções onde mais temos dados, neste caso a seção A e a seção 3. Assim podemos escrever a equação de energia como:

0248,027,1100

201,02f

20

27,1

1,0

100f2

s

m 27,1

1,0

41010v

4

DvAvQ

m 210

0102pphH

Hpp

Hg2

vpz

g2

vpz

2

2

2

32

4

43A

fp

p3A

p

2333

3

2AAA

A

3A3A

3A

3A

G6 = Rafael, Lina, Gabriel e Ariane. (cont.)

b) a pressão de escoamento na seção (5);

Pa oum

N 7780p

20

27,11

20

27,1

1,0

80248,0

20

27,11

10

10200

10

p3,1

:A emPHR se-Adotando

hhg2

vpz

g2

vpz

HHH

:A a 5 de energia da equação a se-Aplica

25

222

4

4

45

A5sf

2AaA

A

255

5

pA5

A5

A5

G6 = Rafael, Lina, Gabriel e Ariane. (cont.)

c) a energia por unidade de peso fornecida pela bomba ao fluido (HB).

m 24,9H

20

27,12

1,0

3210080248,0

010

1036,5H0

10

77801,3

HHHH

:bomba da eixo noPHR com

0, a 5 de energia da equação a se-Aplicando

B

2

4

4

B4

p0B5 total

G7 = Allan, Maira, Felipe Okada, Thales e Pamela.

.K

D de depende não f o

laminar escoamento do região na se-encontra Como

5,184500

6,1905,025,6

103

05,0fRe

m 25,6h

hg2

v00

g2

v

7840

100,490

:tubulação da eixo noPHR o se-Adotando

hHH

:saída a x de energia da equação a se-Aplica a)

H

5

f

f

225

fsx

sx

sx

sx

G7 = Allan, Maira, Felipe Okada, Thales e Pamela. (cont)

G7 = Allan, Maira, Felipe Okada, Thales e Pamela. (cont.)

s

L 63,0

s

m 103,6

4

05,032,0Q

s

m 32,0

50012,0

6,1905,025,6v

6,19

v

05,0

50012,025,6

12,0f

34

2

2

G7 = Allan, Maira, Felipe Okada, Thales e Pamela. (cont.)

m 42,006,0

05,05,0

f

DKLeq c)

Pa) (oum

N 2,162622p

6,19

64,05,0

05,0

90006,0

6,19

64,00

7840

p2

HHH

:tubulação da eixo noPHR o com energia da equação a Aplicando

06,01070

64

Re

64f

laminar escoamento1070103

05,064,0Re

s

m 64,0

05,0

1026,14v

s

L 26,163,02Q

HS

20

220

psaída0

5

2

3

nova

saída0

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