Lista de Exercícios_BGEM

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE</p><p>CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA</p><p>DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA</p><p>MECÂNICA DOS FLUIDOS – EQUI0094</p><p>Professora: Luanda Gimeno Marques</p><p>4a Lista de Exercícios - Balanço Global de Energia Mecânica (BGEM)</p><p>1. O tanque mostrado na figura que segue lança água a 7 m de distância. Se</p><p>as perdas por atrito e a resistência do ar são desprezíveis, calcular o nível</p><p>de água dentro do tanque. Lembrar que o espaço vertical percorrido por um</p><p>corpo em queda livre é dado por: y = y0 – uy0t - gt2/2</p><p>Resp.: 1,23 m</p><p>2. Água está sendo drenada de um tanque cilíndrico, aberto, de 3 m de</p><p>diâmetro por uma mangueira de 2 cm de diâmetro de acordo com afigura</p><p>que segue. Calcular o tempo necessário para que toda a água escoe,</p><p>desprezando-se as perdas por atrito e o volume da mangueira. É possível</p><p>diminuir esse tempo? Explique.</p><p>Resp.: 3,1 h</p><p>3. Calcule a pressão P1 necessária para manter uma vazão volumétrica de</p><p>água de 0,08 m3/s na tubulação de 6 cm de diâmetro. Suponha que a perda</p><p>de carga (wf em m2/s2) para a contração de 6 para 2 cm pode ser calculada</p><p>pela equação:</p><p>wf = KV2/2, onde K (coeficiente de perda de carga), baseado na tubulação</p><p>de maior diâmetro, é igual a 0,2.</p><p>Resp.: 3,21x107 Pa</p><p>4. Para se bombear água de um lago à uma caixa d’água conforme a figura</p><p>que segue, à vazão de 400 kg/min, utiliza-se uma bomba de 4 HP 90%</p><p>eficiente. Calcular a potência requerida (em HP) para se dobrar a vazão,</p><p>sabendo-se que a perda de carga na tubulação (wf em m2/s2) é calculada</p><p>pela equação: wf = C0ub</p><p>2L, sendo C0 uma constante que depende do tipo</p><p>de tubo (em m-1) e L o comprimento da tubulação (em m). Considerar níveis</p><p>constantes nos reservatórios e eficiência da nova bomba igual a 0,9 (90%).</p><p>Dados: d=10 cm, =103 kg/m3, g=9,8 m/s2, 1HP=745 watts</p><p>Resp.: 12,2 HP</p><p>5. Calcular a diferença de altura entre a bomba e a tomada de pressão na</p><p>tubulação de descarga. DADOS: (H2O)=1 g/cm3, (Hg)=13,6 g/cm3,</p><p>w=6 kg/s,</p><p>wf=200 m2/s2, P=1 kgf/cm2, h1=2 m, D1=0,2 m, h2=0,1</p><p>m, D2=0,1 m, SW =5 HP, g=9,81 m/s2, 1 HP= 745 watts</p><p>Resp.: 29,5 m</p><p>6. A bomba mostrada na figura que segue opera com 85% de eficiência. Se a</p><p>diferença de pressão entre a descarga e a sucção da bomba é de 800 kPa,</p><p>calcule sua potência ( SW ).</p><p>Resp.: 4,0 HP</p><p>7. Uma solução diluída, a 21C, é adicionada a um tanque bem agitado com</p><p>uma vazão de 81, 7 kg/h. Uma serpentina de aquecimento tendo uma área</p><p>de 0,93 m2 é percorrida por vapor a 150C e está localizada no interior do</p><p>tanque. Uma vazão mássica de 54,5 kg/h de líquido aquecido deixa o tanque</p><p>à temperatura da solução do interior do tanque, que é mantida constante por</p><p>agitação. No início da operação existem 230 kg de solução a 38C no interior</p><p>do tanque. Calcular a temperatura de saída, após 1 h de aquecimento.</p><p>Empiricamente, sabe-se que o fluxo de calor para o líquido é proporcional à</p><p>diferença de temperatura entre o vapor e a temperatura do líquido no tanque:</p><p>( )TTU</p><p>A</p><p>q</p><p>s −= , onde U é a constante de proporcionalidade, chamada de</p><p>coeficiente global de transporte de calor. Esta quantidade é, em geral, uma</p><p>função das propriedades dos dois fluidos envolvidos, do escoamento, da</p><p>forma e do material da serpentina. Para este projeto U = 340 kcal/m2.h. C.</p><p>Despreze o trabalho do agitador.</p><p>Resp.: 106,8°C</p>