P2 2021_1 MEC119 T 32

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Professor: Ana Maura A. Rocha 06/12/2021
Aluno/Matrícula: _____________________________________________
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QUESTIONÁRIO 2 - MEC 119 – Turma 32 - Mecânica dos Fluidos
1ª Questão) (10 pontos) (5 casas decimais) Considerando escoamento uniforme, regime permanente e desconsiderando a ação da gravidade, calcule a taxa de transferência de calor de um compressor, conforme figura abaixo (que apresenta as condições de entrada e saída). A potência mecânica do compressor é de 710 HP (Horsepower) e sabe-se que sua vazão mássica é de 35 lbm/s. 
COMPRESSOR
P1= 13 psia
T1= 65 F
V1= 0
P2= 56 psia
T2= 95 F
A2= 1 ft2
Dados: 
Equação da Energia em Regime Permanente:
 Entalpia: h=Cp.ΔT (gases perfeitos)
2ª Questão) (10 pontos) (4 casas decimais) Para a Figura abaixo, a qual possui 125 ft de tubo de 2 inch (2”), 75 ft de tubo de 6 inch e 150 ft de tubo de 3 inch, todos de ferro fundido, contendo ainda três curvas de 90° e uma válvula globo aberta, todos flangeadas, sendo a elevação de saída igual a zero Pede-se para realizar o cálculo da potência em hp (horsepower) extraída pela turbina, quando sua vazão de água, a 20 ºC, é de 0,16 ft3/s.
Dados: 
Água a 20ºC:   1,94 slug/ft3 ;   2,09E5 slug/fts; ɣ=62,4lbf/ft3
  0,00085 ft; g=32,2ft/s2
Perdas equivalentes:
(2”): cotovelo 90º= 1,4 m; entrada normal= 0,7 m; expansão repentina de 2” para 6”=2,17m 
(3”): válvula globo aberta=17,4m; saída: 2,2m
3ª Questão) (10 pontos) (2 casas decimais) Na turbina mostrada abaixo ocorre circulação de ar em regime permanente e esta produz trabalho de 856 HP. Sabe-se que D1=185mm; P1= 1235kPa; T1= 168ºC; V1= 35,4m/s; D2= 185mm; P2= 243kPa e T2= 2,6ºC. Calcular: (a) velocidade V2 na saída e (b) o calor transferido em Watts. 
Dados:
RAr =287 J/kg.K ;
Cp ar= 1004 m2/(s2 K); 1HP=745,7W.
Equação de Conservação da Energia:
ANEXO I – FÓRMULAS E CONVERSÕES
Equação dos gases Ideais: PV=nRT
Sendo: P=pressão; V=volume; n=nº moles; R=constante Universal dos Gases; T=temperatura em Kelvin.
Rar=287 J/(kg.K)
POTÊNCIA DA BOMBA E TURBINA
· Potência da bomba = (ɣ.Q.H)/ŋ
· Potência da Turbina = (ɣ.Q.H).ŋ
Sendo: ɣ=peso específico do fluido; Q=vazão; H=altura manométrica; ŋ=eficiência da bomba.
Equação da Continuidade em regime permanente: 
Sendo: 
 = Fluxo mássico
EQUAÇÃO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA:
Sendo:
Pi= pressão; ui= velocidade; ɣ= peso específico; g=aceleração da gravidade; zi= altura; 
He= perdas na entrada; Hs= perdas na saída; Hturb= perdas na turbina; Hbb= perdas na bomba
Perda de Carga:
Perda de Carga Distribuída ( e Perda Carga Localizada (
Sendo: f=fator de atrito; L=comprimento; V=velocidade; D=diâmetro; g=aceleração da gravidade
Nº ReynoldS:
 
CONVERSÕES
1lbm=0,454kg
1” (inch ou in)= 0,0833333 ft
1HP=550 lbf.(ft/s)
1HP=746W
1psia=6895Pa
1m=3,2808 ft
1 lbf/inch2 = 1 slug.ft/s2
1 ft= 12 inch.
1ft²=0,0929m²
Rar=287 J/kg.K
ANEXO II
DIAGRAMA DE MOODY
𝑄
ሶ
−𝑊
ሶ
𝑒
=𝑚ሶ(𝐶
𝑃
𝑇
2
+
1
2
𝑉
2
2
−𝐶
𝑃
𝑇
1
−
1
2
𝑉
1
2
) 


saientra
mm

𝑚ሶ 
]
.
/
[
1006
K
kg
J
c
p
=