Lista_5_Primeia Lei para Volume de Controle

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
CENTRO TECNOLÓGICO DE JOINVILLE 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS DA MOBILIDADE 
Disciplina – EMB5040 – Fenômenos de Transporte 
 
LISTA 5 – Primeira Lei para Volume de Controle 
1) Uma mangueira de jardim conectada a um bocal é usada para encher um balde 
de 5 litros. O diâmetro interno da mangueira é de 2 cm, e ele se reduz a 0,8 cm 
na saída do bocal. Se são necessários 50 s para encher o balde com água, 
determine (a) as vazões volumétrica e mássica de água através da mangueira e 
(b) a velocidade média da água na saída do bocal. Respostas: 0,1 L/s, 0,1 kg/s, 
1,99 m/s. 
 
2) Vapor escapa de uma panela de pressão de 4L, cuja pressão de operação é de 
150 kPa. Observa-se que a quantidade de líquido da panela diminuiu em 0,6 L 
em 40 minutos, após o estabelecimento de condições de operação estáveis, e 
a área da seção transversal da abertura da válvula é de 8 mm2 . Determine (a) 
o fluxo de massa do vapor e a velocidade de saída, (b) a energia total e de 
escoamento por unidade de massa de vapor e (c) a taxa na qual a energia sai 
da panela transportada pelo vapor. Resposta: a) 2,37x10-4 kg/s; b) 34,3 m/s; c) 
173,9 kJ/kg 2693,7 kJ/kg; c) 0,638 kW. 
 
3) Ar a 10°C e 80 kPa entra no difusor de um 
motor a jato com uma velocidade de 200 m/s. 
A área de entrada do difusor é de 0,4 m2 . O ar 
sai do difusor com uma velocidade muito 
pequena comparada à velocidade de entrada. 
Determine (a) o fluxo de massa de ar e (b) a 
temperatura do ar na saída do difusor. 
Respostas: 78,8 kg/s, 303 K. 
 
4) O radiador automotivo esboçado ao lado 
é alimentado com glicerina a 95ºC. A 
temperatura da glicerina na seção de 
descarga do radiador é 55ºC. O ar entra 
no trocador a 20ºC e o deixa a 25ºC. 
Admitindo que a taxa de transferência 
de calor no radiador é igual a 25 kW, 
calcule a vazão de massa de glicerina no 
radiador. Determine, também, a vazão 
em volume de ar no radiador. Considere 
que a pressão no escoamento de ar é uniforme e igual a 100 kPa. Dados extras: 
cp da glicerina igual a 2,42 kJ/kgK, cp do ar igual a 1,004 kJ/kgK e Rar = 0,287 
kJ/kgK. Resposta: mglicerina=0,258 kg/s; Var=4,19 m3/s. 
 
5) Uma câmara de mistura de uma termoelétrica aquece 4 kg/s de água (líquido 
comprimido) inicialmente a 45°C e 100 kPa misturando a ela vapor proveniente 
de uma turbina a 100 kPa e 250°C. Assuma que o fluido sai do misturador na 
condição de líquido saturado na pressão de 100 kPa. Determine a vazão 
mássica da turbina e faça um diagrama T-v. Resposta: 0,358 kg/s. 
 
 
 
 
6) Um trocador de calor do tipo casco-tubos bem isolado é utilizado para aquecer 
4,5 kg/s de água (cp =4,18 kJ/kg°C) nos tubos de 20°C a 70 °C. Calor é fornecido 
através de óleo quente (cp = 2,3 kJ/kg°C) que entra no parte do casco a 170°C 
com um fluxo de massa de 10 kg/s. Determine a taxa de transferência de calor 
do trocador de calor e a temperatura de saída do óleo. Respostas: 940,5 kW; 
129,1°C.