Fenômenos de TransporteAula 1

Professor: Gustavo Si lva

1

Ementa do Curso•Propriedades dos fluidos;

•teorema de Stevin;

•lei de Pascal;

•equação manométrica;

•número de Reynolds;

•equação da continuidade;

•balanço de massa e energia;

•condução de calor.

2

Objetivos•Permitir ao educando a compreensão e domínio dos conceitos e métodos de Fenômenos de Transporte de forma a efetuar a sua devida aplicação nas disciplinas profissionalizantes.

3

BibliografiaBrunetti, Franco, Mecânica dos fluidos, Editora Pearson Prentice Hall, 409 p. : São Paulo il. c2005

ROMA, W. N. L. Fenômenos de Transporte para Engenharia. Editora Rima. São Carlos. SP. 2006.

MUNSON, B. Fundamentos de Mecânica dos Fluidos. Editora Edgard Blucher. São Paulo. 2004.

4

AvaliaçõesDatas para previsão de avaliações:

-AV1- 10º semana

-AV2- 15º semana

-AV3- 18º semana

5

Princípios Gerais1.1- Mecânica

6

Mecânica

Mecânica dos corpos rígidos

Mecânica dos corpos

deformáveis

Mecânica dos fluidos

Estuda o comportamento físico dos fluidos. Algumas aplicações são: escoamento de fluidos em canais; esforços em barragens; ventilação e etc...

Definição de fluidos“Fluido é uma substância que não tem uma forma própria, assume o formato do recipiente”.

7

Sólido GásLíquido

Fluidos

Superfície livre

Definição de fluidos

8

Ft=constante Ft=constante

Sólido

Ft=constante Ft=constante

1

2

4

3

1

2 3

4

Ft=constante

1

2 3

4

Fluido

Experiência das Duas Placas

Equilíbrio estático

Deforma continuamente

Definição de fluidos“Os pontos de um fluido, em contato com uma superfície sólida, aderem aos pontos dela, com os quais estão em contato”.

“Fluido é uma substância que se deforma continuamente, quando submetida a uma força tangencial constante qualquer ou, em outras palavras, fluido é uma substância que, submetida a uma força tangencial constante, não atinge uma nova configuração de equilíbrio estático”.

9

Tensão de Cisalhamento (τ)

10

v0

v0

Diagrama de velocidadesv0

v0

Diagrama de velocidades

Lupa

v2

v3V2>V3

τ τ τ

𝝉 =𝑭𝑻𝑨

Tensão de cisalhamento (τ) é igual a força tangencial por unidade de área, logo:

Fn

[kgf/m²], [N/m²], [dina/cm²]

y

Massa Específica (ρ)

11

𝝆 =𝒎

𝑽

Massa específica é a massa do fluido por unidade de volume,

Onde m é a massa do fluido e V é o volume do fluido.

Por exemplo: 1m³ de água a 4°C possui uma massa de 1.000kg, logo sua massa específica é igual a 1.000kg/m³.

Massa Específica (ρ)Exemplo 1kg

12

FERROFERRO ÁGUA

FERRO ÁGUA VAPOR DE ÁGUA

O peso específico é o peso do fluido por unidade de volume,

Ou seja, peso específico é a massa específica multiplicada pela aceleração da gravidade.

Peso Específico ( )

13

=𝑮

𝑽

O peso específico relativo é a relação entre o peso específico do líquido e o peso específico da água,

=10.000N/m³

Peso Específico relativo para líquidos ( )

14

=

Viscosidade Dinâmica (μ)

15

Viscosidade indica a “dificuldade” de um determinado fluido escoar. Esta grandeza varia de fluido para fluido e também varia com as condições deste determinado fluido (pressão, temperatura...).

τ = μ𝑣0

ε= μ

𝑑𝑣

𝑑𝑦

Onde μ é dado em [N s/m²]

Viscosidade Cinemática (ν)

16

Viscosidade cinemática é a razão entre a viscosidade dinâmica e a massa específica,

𝜈 =𝜇

𝜌[m²/s]

Fluido Ideal

17

Fluido ideal é aquele que escoa sem perda de energia por atrito, pois o mesmo possui viscosidade nula. Na realidade não existe um fluido com viscosidade nula, porém em alguns casos é cabível considerar o fluido como sendo um fluido ideal.

FluidoIncompressível

18

Quando um fluido não altera seu volume ao ser submetido a diferentes pressões, este é considerado incompressível. Novamente tal fluido não existe, porém os líquidos possuem um comportamento muito próximo a este. Em casos como o estudo de ventilação onde o ar é submetido a uma variação de pressão muito pequena, este pode ser considerado incompressível.

Equação de Estado dos Gases

19

Para casos onde há uma mudança de estado de um gás,

𝑝1𝑝2

ρ2ρ1

=𝑇1𝑇2

Exercícios

20

1.1 A viscosidade cinemática de um óleo é 0,028𝑚2/𝑠 e o seu peso específico relativo é 0,85. Determine a viscosidade dinâmica no SI (𝑔 = 10𝑚/𝑠²)

1.2 A viscosidade dinâmica de um óleo é 5 × 10−4 𝑘𝑔𝑓 ∙ 𝑠/𝑚² e o peso específico relativo é 0,82. Determine a viscosidade cinemática no SI (𝑔 = 10𝑚/𝑠²; 𝛾𝐻2𝑂 = 1.000𝑘𝑔𝑓/𝑚3)

1.3 O peso de 3dm³ de substância é 23,5N. A viscosidade cinemática é 10−5𝑚2/𝑠. Se g=10m/s², qual será a viscosidade dinâmica no SI?

Exercícios

21

Exercícios

22

Exercícios

23

Exercícios

24

Exercício lista

25

Exercício lista

26

Exercícios

27

Exercício

28

Exercício lista

29

Exercício

30

Bibliografia

31

Brunetti, Franco, Mecânica dos fluidos, Editora Pearson Prentice Hall, 409 p. : São Paulo il. c2005