MECÂNICAS DOS FLUIDOS PROFESSOR: WAGNER A. S. CONCEIÇÃO 3º BIMESTRE LISTA 1 1- Um fluido a 20ºC escoa a 850cm 3 /s por um tubo de 8 cm de diâmetro. Verifique se o escoamento é laminar ou turbulento, determine também o comprimento de entrada, se o fluido é: a) hidrogênio; b) ar; c) gasolina; d) água; e) Hg; f) glicerina; 2- Glicerina a 20ºC deve ser bombeada através de um tubo liso e horizontal a 3,1m 3 /s. Deseja-se que (1) o escoamento seja laminar e (2) a queda de pressão não seja maior que 100Pa/m. Qual o diâmetro mínimo admissível do tubo? R - (1) d => 1,17m (2) d => 1,67m 3- Um óleo (ρ = 0,9g/cm 3 ) escoa pelo tubo na figura a seguir com uma vazão de 35ft 3 /h. Qual é a viscosidade cinemática do óleo? O escoamento é laminar? R 3,49x10-3 m 2 /s; Re = 790. 4- Uma compressão constante sobre o pistão produz uma vazão de 9,15x10-3 in 3 /s através da agulha. O fluido tem ρ = 900 Kg/m 3 e e µ = 2 cp. Qual a força F necessária para manter o escoamento? R- 4 N 5- Óleo leve a 20ºC escoa pelo tubo vertical de 4 cm de diâmetro. Determine a vazão volumétrica em m 3 /h. R 19,3 m 3 /h
6- Óleo SAE 30 a 20ºC escoa em um tubo de 3 cm de diâmetro que apresenta uma inclinação de 37º e uma vazão de 3kg/s. Qual é a potência da bomba? R 3500W 7- O sistema reservatório e tubo fornecem pelo menos 11m 3 /h de água a 20ºC para o reservatório. Qual é a altura máxima admissível da rugosidade para o tubo? R 0,012 mm 8 ( ) - Considere um tubo horizontal de aço galvanizado de 1,22 m de diâmetro que simula o oleoduto do Alasca. A vazão de óleo é de 265 milhões de litros por dia, a uma massa específica de 910 kg/m 3 e viscosidade de 0,01 kg/m.s. Cada bomba ao longo do oleoduto eleva a pressão do óleo para 8 MPa, que se reduz, devido à perda de carga, para 400 kpa na entrada da próxima bomba. Calcule: a) distância apropriada entre as estações de bombeamento; R 188000 m b) a potência necessária, se as bombas têm 88% de rendimento. R 2,65x10 7 W
9- Na figura a seguir, considere o tubo de ferro fundido com 550m de comprimento, 7cm de diâmetro e diferença de nível entre os reservatórios de 100m. Se uma bomba de 80% de rendimento for colocada no ponto B, qual a potência de entrada necessária para fornecer 160m 3 /h de água do reservatório 2 para 1? R 867 W 10- Água a 20ºC deve ser bombeada através de um tubo de 2000ft do reservatório 1 para o 2 a uma taxa de 85L/s. Se o tubo é de ferro fundido de 150mm de diâmetro e a bomba tem 75% de rendimento, qual é a potência necessária, em hp, para a bomba? R 204 hp 11-A pequena turbina da figura abaixo extrai 400W de potência do escoamento da água. Ambos os tubos são de ferro forjado. Calcule a vazão. R 15 m 3 /h
12 ( )- Modifique o exercício 11 em uma analise econômica, como se segue. Admita que a tubulação de aço forjado de 40m tenha diâmetro uniforme d. Admita que o regime é permanente com vazão de 30m 3 /h. O custo da turbina é de U$ 4,00/W produzido, e o custo da tubulação é de U$ 75,00 por centímetro de diâmetro. A potência gerada pode ser vendida a U$ 0,08 por kw-hora. Determine o diâmetro mais apropriado da tubulação para um tempo de retorno mínimo, isto é, o tempo mínimo para o qual a venda de energia irá se igualar ao custo inicial do sistema. R 6 anos e 6 meses 13- Uma bomba com rendimento de 70% fornece água a 20ºC de um reservatório para outro. O sistema de tubulação consiste em 18,3 m de tubo de aço galvanizado de 50 mm, uma entrada reentrante, dois cotovelos de 90º de raio longo, uma válvula gaveta aberta e uma saída em canto agudo, qual a potência de entrada necessária em hp, com e sem uma expansão cônica bem projetada de 6º à saída? A vazão é 11,3 L/s. R 5,55hp e 5,31 hp 14- Um tubo de chapa de aço de 27,4m de comprimento transporta ar aproximadamente a 20ºC e 1 atm. A seção transversal do tubo é um triângulo eqüilátero cujo o lado mede 229mm. Se um ventilador pode fornecer 1 hp ao escoamento, que vazão resultará? R 0,555 m 3 /s. 18- Utilize a viscosidade e a densidade no SI.
20 - Água quente (60ºC) recircula do fundo do tanque para o seu topo afim de homogeneizar a temperatura. A tubulação utilizada é de plástico. Determine a potência da bomba. R = 0,893W 21- Na figura abaixo mostra-se um sifão utilizado para retirar água de um reservatório de grande porte. O duto que forma parte do sifão tem um diâmetro de 40mm e termina num bocal de 25mm de diâmetro. Considerando que não existem perdas de energia no sistema a) determine a vazão através do sifão e b) a pressão nos pontos B,C,D e E.
22- Numa planta de processamento químico, deve transportar-se benzeno a 50 0 C (ρ=0,86, µ =4,2x10-4 Pa.s ) de uma ponto A até um outro ponto B com uma pressão de 550kPa. Antes do ponto A esta instalada uma bomba. Com relação à horizontal, o ponto A esta 21 metros abaixo do ponto B. O ponto A esta conectado ao ponto B por uma tubulação de PVC nova com diâmetro interno igual a 50mm. Determinar a pressão requerida na saída da bomba considerando que o benzeno deve ser transportado com uma vazão de 110 L/min. Obs. Considere que a perda de carga na tubulação é igual a 3,91m. 23- Uma bomba trabalha com uma vazão de 0,014m 3 /s. O fluido escoando é óleo com densidade igual a 0,86. Determine a energia transmitida pela bomba ao óleo por unidade de peso de óleo que escoa no sistema. Considere desprezível qualquer forma de dissipação de energia no sistema. 24
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27-28- 29-30- 31-
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35-36- 37-38 Refazer os exercicios 7, 13, 18 e 37 utilizando os seguintes fluidos:
a-suco de Laranja Concentrado 25ºC (41,1ºBrix) b- Suco de Laranja Concentrado 15ºC (41,1ºBrix) BIBLIOGRAFIA 1- SISSOM 2- WELTY 3- BIRD 4- Fox 5- White 6- Çengel