LOQ Fenômenos de Transporte I

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1 LOQ Fenômenos de Transporte I EXERCÍCIOS FT I 07, 08 e 09 Prof. Lucrécio Fábio dos Santos Departamento de Engenharia Química LOQ/EEL Atenção: Estas notas destinam-se exclusivamente a servir como roteiro de estudo. Figuras e tabelas de outras fontes foram reproduzidas estritamente com fins didáticos.

2 Proposto 1 (Fox 4.22) Considere o escoamento incompressível e permanente através do dispositivo mostrado abaixo. Determine o módulo da vazão volumétrica através da abertura 3 e verifique se o fluxo é para fora ou para dentro do dispositivo. 2

3 Proposto 2 (Fox 4.34) Uma curva redutora bidimensional tem um perfil de velocidade linear na seção 1. O escoamento é uniforme nas seções 2 e 3. O fluido é incompressível e o escoamento é permanente. Determine o módulo e o sentido da velocidade uniforme na seção 3. 3

4 Proposto 3 (Fox 4.35) Água entra em um canal bidimensional de largura constante, h = 75,5 mm, com velocidade uniforme, U. O canal faz uma curva de 90 o que distorce o escoamento de modo a produzir, na saída, o perfil linear de velocidade mostrado com v max = 2v min. Avalie v min, se U = 7,5m/s. 4

5 Proposto 4 (Fox 4.37) Um acumulador hidráulico é projetado para reduzir as pulsações de pressão do sistema hidráulico de uma máquina operatriz. Para o instante mostrado, determine a taxa à qual o acumulador ganha ou perde óleo lubrificante. Dados: Fox: apêndice A2: Óleo lubrificante: SG = 0,88 Massa específica da água = 1,94 slug/ft 3 1 Pé cúbico = 7,48 galão americano 5

6 Proposto 5 (Fox 4.50) Um tanque de volume fixo contém salmoura com massa específica inicial, ρ i, maior que a da água. Água pura entra no tanque em regime permanente e mistura-se perfeitamente com a salmoura. O nível do líquido no tanque permanece constante. Encontre: a) a taxa de variação da massa específica dessa mistura líquida no tanque; b) o tempo requerido para que a massa específica dessa mistura atinja o valor ρ f, sendo ρ i > ρ f > ρ H2O. 6

7 Proposto 6 (Fox 4.60) Calcule a força requerida para manter o tampão fixo na saída do tubo de água. A vazão é 1,5 m 3 /s e a pressão a montante é 3,5 Mpa. 7

8 Proposto 7 (Fox 4.61) Um tanque grande de altura h = 1m e diâmetro D = 0,75m está fixado sobre uma plataforma rolante, conforme figura abaixo. Água jorra do tanque através de um bocal de diâmetro d = 15mm. A velocidade uniforme saindo do bocal v = 2gy 1/2, onde y é a distancia vertical do bocal até a superfície livre do líquido. Determine a tração no cabo para y = 0,9m. 8

9 Proposto 8 (Fox 4.66) Um tanque de água está apoiado sobre um carrinho com rodas sem atrito, como mostrado. O carro está ligado a uma massa de 9 kg por meio de um cabo. O coeficiente de atrito estático da massa com o solo é 0,5. No tempo t = 5s, um segundo cabo é usado para remover uma porta que fecha a saída do tanque. O escoamento de saída resultante será suficiente para iniciar o movimento do tanque? (considere escoamento de água sem atrito.) 9

10 Proposto 9 (Fox 4.74) Água escoa em regime permanente através do bocal mostrado abaixo e descarrega para a atmosfera. Calcule a componente horizontal da força na junta flangeada. Indique se a junta está sob tração ou compressão. 10

11 Proposto 10 (Fox 4,76) Uma placa plana com um orifício de 2 in de diâmetro está instalada na extremidade de um tubo de 4 in de diâmetro interno, conforme mostrado. Água escoa através do tubo e do orifício a uma taxa de 20 ft 3 /s. o diâmetro do jato a jusante é de 1,5 in. Calcule a força externa necessária para manter a placa de orifício no lugar, despreze o atrito na parede do tubo 11

12 Proposto 11 Um tipo de prato, raso e circular, tem um orifício de bordas vivas no centro, conforme mostrado. Um jato d água, de velocidade V, atinge o prato concentricamente. Obtenha uma expressão para a força externa necessária para manter o prato no lugar, se o jato que sai pelo orifício também tem velocidade V. Avalie a força para V = 10 m/s, D = 100 mm e d = 20 mm. 12

13 Proposto 12 Uma montagem com um bocal curvo que descarrega para a atmosfera é mostrada. A massa do bocal é 4,5 kg e seu volume interno é de 0,002m 3. o fluido é água. Determine a força de reação exercida pelo bocal sobre o acoplamento para o tubo de entrada. 13