Exercícios de Fenômenos de Transporte

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE - UFS</p><p>CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA-CCET</p><p>DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA-DEQ</p><p>DISCIPLINA: FENÔMENO DE TRANSPORTE I</p><p>PROFESSOR: JOSÉ DA PAIXÃO LOPES DOS SANTOS</p><p>Lista de Exercícios</p><p>1) O petróleo bruto escoa na mesma taxa por cada uma das saídas da conexão em Y.</p><p>Se a pressão em A é 90 kPa,determine a força resultante em A para manter a</p><p>conexão no tubo.</p><p>=´~;</p><p>2) A água escoa pelo tubo em A a 300 kg/s, e depois pela derivação com uma</p><p>velocidade média de 3 m/s através de B e uma velocidade de 2 m/s através de C.</p><p>Determine a velocidade média em que ela flui por D</p><p>3) O mercúrio no manómetro tem uma diferença em elevação de h = 0,15 m.</p><p>Determine a descarga volumétrica da gasolina pelo tubo. Considere a desidade da</p><p>gasolina igual a 726 kg/m3.</p><p>4) Indiana Jones precisa subir em um prédio de 10 m de altura. Existe uma mangueira</p><p>grande cheia com água pressurizada pendurada no alto do prédio. Ele constrói</p><p>uma plataforma quadrada e monta quatro bocais com 5 cm de diâmetro que</p><p>apontam para baixo em cada canto. Conectando os ramais de mangueira, um jato</p><p>d‘água com velocidade de 15 m/s pode ser produzido de cada boca. Jones, a</p><p>plataforma e os bocais têm uma massa combinada de 150 kg. Determine (a) a</p><p>velocidade mínima do jato d’água necessária para elevar o sistema, b) quanto</p><p>tempo é preciso para que o sistema se eleve a 10 m quando a velocidade do jato</p><p>d’água for de 15 m/s e a velocidade da plataforma naquele momento e c) até onde</p><p>o momento elevará Jones se ele fechar a água no momento em que a plataforma</p><p>atingir 10 m acima do solo. Quanto tempo ele tem para pular da plataforma para</p><p>o teto?</p><p>5) A água sai do fundo do funil a uma velocidade média de  3exp 0,05V t  ) m/s,</p><p>onde t está em segundos. Determine a velocidade média em que o nível de água</p><p>está caindo no instante y = 100 mm. Em t= 0, y = 200 mm.</p><p>6) A bomba fornece uma potência de 1,5 kW à água, produzindo uma vazão</p><p>volumétrica de 0,015 m3/s. Se a perda de carga por cisalhamento total (atrito)</p><p>dentro do sistema é de 1,5 m, determine a diferença de pressão entre a entrada A</p><p>e a saída B dos dos tubos.</p><p>7) (Quando o ar sai pela mangueira, ele faz com que o papel levante. Explique por</p><p>que isso acontece.</p><p>8) Os bombeiros seguram um bocal na ponta de uma mangueira enquanto tentam</p><p>apagar um incêndio. Se o diâmetro de saída do bocal é de 5 cm e a taxa de</p><p>escoamento da água e 5 m3/min, determine a) a velocidade média de saída da água</p><p>e b) a força de resistência horizontal necessária para que os bombeiroqs segurem</p><p>o bocal.</p><p>7) Suponha que ocorra uma explosão e uma onda de gases quentes se desloque</p><p>em direção a sua pessoa. Você observou que há dois recipientes que poderiam ser</p><p>usados como anteparo. Um tem a forma cilindrica e o outro tem a forma de uma</p><p>placa plana de mesma altura. Observa-se que o diâmetro do cilindro é equivalente</p><p>a espessura da placa. Lembrando que tu não és o asno de Buridan. Em qual dos</p><p>anteparos, você iria diminuir as chances de sofrer queimaduras graves. Justifique</p><p>sua resposta.</p><p>Observação:</p><p>O Asno de Buridan é um paradoxo em filosofia sobre o conceito de livre-arbítrio.</p><p>Refere-se a uma situação hipotética em que um asno é colocado à mesma</p><p>distância de um fardo de palha e um recipiente com água. Uma vez que o</p><p>paradoxo assume que o asno irá sempre para o que estiver mais perto, ele irá</p><p>morrer de sede e de fome, uma vez que não pode tomar nenhuma decisão racional</p><p>sobre a escolha de uma ou</p><p>de outra hipótese. O paradoxo tem este nome devido ao filósofo francês do século</p><p>XIV, Jean Buridan, cuja filosofia de determinismo moral satiriza. Buridan</p><p>ensinava o determinismo psicológico de acordo com o qual o homem quer</p><p>necessariamente o bem que lhe parecer melhor.</p><p>8) Uma bomba manual de bicicleta pode ser usada como um atomizador para</p><p>gear uma névoa fina de tinta forçado o ar a uma alta velocidade através de um</p><p>pequeno pequeno orifício e colacando um tubo curto entre o reservatório de</p><p>líquido e o jato de ar a alta velocidade cuja baixa pressão move o liquido para</p><p>cima através do tubo. Em tal atomizador, o diâmetro do orifício é de 0,3 cm,</p><p>a distância vertical entre o nivel do líquido do tubo e o orifício é de 10 cm, e</p><p>a perfuração e o movimento da bomba do ar são de 5 cm e 20 cm,</p><p>respectivamente. Se as condições atmosféricas são de 20 °C e 95 kPa,</p><p>determine a velocidade mínima com qual o pistão deve se mover no cilindro</p><p>durante o bombeamento para iniciar o efeito de atomização. O reservatório do</p><p>líquido é aberto para a atmosfera.</p><p>9) Água escoa através de um tubo com 12 cm de diâmetro que consiste em uma</p><p>seção vertical com 3 m de comprimento e horizontal de 2 m com um joelho</p><p>de 90° na sáida para forçar a água a ser descarregada para baixo ma direção</p><p>vertical. A água é decsrregada no ar atmosférico a uma velocidade de 4 m/s e</p><p>a massa da seção do tubo quando preenchido com água é de 15 kg por metro</p><p>linear. Determine o torque que age na intersecção das seções vertical e</p><p>horizontal do tubo (ponto A). Qual seria sua resposta se o escoamento fosse</p><p>descarregado para cima em vez de para baixo?</p><p>10) As turbinas de Pelton normalmente são usadas nas usinas hidrelétricas para</p><p>gerar energia elétrica. Nessas turbinas, um jato à alta velocidade de Vj é</p><p>aplicada sobre as pás, forçando a roda a girar. As pás revertem a direção do</p><p>jato, e o jato sai da pá fazendo um ângulo  com a direção do jato. Mostre que</p><p>a potência produzida por uma turbina de Pelton com raio r girando de forma</p><p>estacionária a uma velocidade angular é   1 coseixo jW r V r       ,</p><p>onde r é a densidade e  é a vazão volumétrica. Obtenha o valor numérico</p><p>para :</p><p>3 31000 , r = 2 m, 10 150 rpm, = 160 V 50 o</p><p>jkg m m s f e m s     </p>