Fenômenos de Transporte

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Fenômenos de Transporte
ATIVIDADE PRÁTICA 1
Objetivos:
· Determinar a viscosidade de diferentes fluidos 
· Diferenciar a viscosidade dinâmica e a viscosidade cinemática 
· Compreender a relação entre a velocidade de escoamento e as propriedades dos fluidos 
· Compreender a lei de Stokes através da aplicação do viscosímetro na determinação da 
· viscosidade do fluido
ENCONTRANDO A VELOCIDADE DE ESCOAMENTO DA ÁGUA:
	Tubo com água
	Diâmetro da esfera
	
Tempo de queda (s)
	Média do tempo de queda (s)
	Distância percorrida (m)
	Velocidade média (m/s)
	10mm
	1,85
	2,32
	1,89
	1,85
	1,97
	0,9
	0,45
	8mm
	2,16
	2,14
	2,04
	2,12
	2,11
	0,9
	0,42
	6mm
	2,63
	2,52
	2,23
	2,41
	2,44
	0,9
	0,36
	5mm
	2,98
	2,87
	3,27
	2,55
	2,91
	0,9
	0,31
Abaixo pode ser visualizado as imagens do experimento realizado:
Imagem 1 - Esfera 10mm (4 tempos).
Imagem 2 - Esfera 8mm (4 tempos).
Imagem 3 - Esfera 6mm (4 tempos).
Imagem 4 - Esfera 5mm (4 tempos).
DETERMINANDO A VISCOSIDADE:
Equação viscosidade dinâmica:
Dados: 
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (água) é de 1000 kg/m³;
𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kg/m³; 
𝑔 é de 9,81 m/s²;
V= calculadas anteriormente 
Encontrando a viscosidade para a esfera de 10mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,5370kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s.
Erro relativo encontrado: 99,99%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,5370/1000= 0,000537m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,6961 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 8mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,3960 kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s.
Erro relativo encontrado: 40%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,3960/1000= 0,000396m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,6032m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 6mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,2812 kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s.
Erro relativo encontrado: 28%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,2812/1000= 0,0002812m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,4778 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 5mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,2365kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s.
Erro relativo encontrado: 24%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,2365/1000= 0,0002365m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,3945 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
	Fluido: água
	Diâmetro da esfera
	Velocidade média (m/s)
	Velocidade corrigida (m/s)
	Viscosidade dinâmica (kg/m.s)
	Viscosidade cinemática (m^2/S)
	Erro relativo percentual
	10mm
	0,45
	0,6961
	0,5370
	0,000537
	99%
	8mm
	0,42
	0,6032
	0,3960
	0,000396
	40%
	6mm
	0,36
	0,4778
	0,2812
	0,0002812
	28%
	5mm
	0,31
	0,3945
	0,2365
	0,0002365
	24%
ENCONTRANDO A VELOCIDADE DE ESCOAMENTO DO ÓLEO 5W20:
	Tubo com óleo 5W20
	Diâmetro da esfera
	
Tempo de queda (s)
	Média do tempo de queda (s)
	Distância percorrida (m)
	Velocidade média (m/s)
	10mm
	1,45
	1,68
	1,33
	1,97
	1,60
	0,9
	0,56
	8mm
	1,74
	2,00
	1,60
	2,03
	1,84
	0,9
	0,48
	6mm
	1,90
	1,99
	1,58
	2,47
	1,98
	0,9
	0,45
	5mm
	3,15
	3,05
	2,60
	2,89
	2,92
	0,9
	0,30
Abaixo pode ser visualizado as imagens do experimento realizado:
Imagem 5 - Esfera 10mm (4 tempos).
	Imagem 6 - Esfera 8mm (4 tempos).
Imagem 7 - Esfera 6mm (4 tempos).
Imagem 8 - Esfera 5mm (4 tempos).
DETERMINANDO A VISCOSIDADE:
Equação viscosidade dinâmica:
Dados: 
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (óleo) é de 852 kg/m³;
𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kg/m³; 
𝑔 é de 9,81 m/s²;
V= calculadas anteriormente 
Encontrando a viscosidade para a esfera de 10mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,6803kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 5,05 × 10−5 m²/s.
Erro relativo encontrado: 13%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,6803/852= 7,98x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,8654 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 8mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,3540kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 5,05 × 10−5 m²/s.
Erro relativo encontrado: 35%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,3540 /852= 4,15x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,6894 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 6mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,2954kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 5,05 × 10−5 m²/s.
Erro relativo encontrado: 58%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,2954/852= 3,46x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,5972 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 5mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 0,2497kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 5,05 × 10−5 m²/s.
Erro relativo encontrado: 49%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 0,2487/852= 2,93x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,3818 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
	Fluido: óleo 5W20
	Diâmetro da esfera
	Velocidade média (m/s)
	Velocidade corrigida (m/s)
	Viscosidade dinâmica (kg/m.s)
	Viscosidade cinemática (m^2/S)
	Erro relativo percentual
	10mm
	0,56
	0,8654
	0,6803
	7,98x10^-4
	13%
	8mm
	0,48
	0,6894
	0,3540
	4,15x10^-4
	35%
	6mm
	0,45
	0,5972
	0,2954
	3,46x10^-4
	58%
	5mm
	0,30
	0,3818
	0,2497
	2,93x10^-4
	49%
ENCONTRANDO A VELOCIDADE DE ESCOAMENTO DA GLICERINA:
	Tubo com Glicerina
	Diâmetro da esfera
	
Tempo de queda (s)
	Média do tempo de queda (s)
	Distância percorrida (m)
	Velocidade média (m/s)
	10mm
	4,42
	4,22
	4,20
	4,16
	4,25
	0,9
	0,21
	8mm
	5,89
	5,97
	5,95
	5,95
	5,94
	0,9
	0,15
	6mm
	9,17
	10,10
	9,55
	9,35
	9,54
	0,9
	0,09
	5mm
	12,35
	12,61
	12,74
	12,62
	12,58
	0,9
	0,07
Abaixo pode ser visualizado as imagens do experimento realizado:
Imagem 9 - Esfera 10mm (4 tempos).
Imagem 10 - Esfera 8mm (4 tempos).
Imagem 11 - Esfera 6mm (4 tempos).
Imagem 12 - Esfera 5mm (4 tempos).
DETERMINANDO A VISCOSIDADE:
Equação viscosidade dinâmica:
Dados: 
𝜌𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (glicerina) é de 1250kg/m³;
𝜌𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 é de 7850 kg/m³; 
𝑔 é de 9,81 m/s²;
V= calculadas anteriormente 
Encontrando a viscosidade para a esfera de 10mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 1,1084 kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 6,61 × 10−4 m²/s.
Erro relativo encontrado: 16%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 1,1084/1250= 8,86x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,3245 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 8mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 1,0703 kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 6,61 × 10−4 m²/s.
Erro relativo encontrado: 16%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 1,0703/1250= 8,56x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,2154m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 6mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 1,0840kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 6,61 × 10−4 m²/s.
Erro relativo encontrado: 16%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 1,0840/1250= 8,67x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,1194m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
Encontrando a viscosidade para a esfera de 5mm:
Viscosidade dinâmica encontrada: 1,0093 kg/m.s
Abaixo pode ser visualizado o cálculo:
Sabendo que o erro relativo percentual pode ser encontrado utilizando a seguinte formula:
Dados:
A viscosidade cinemática do óleo é de 6,61 × 10−4 m²/s.
Erro relativo encontrado: 15%
Realizando o cálculo da viscosidade cinemática:
Valor encontrado par a viscosidade cinemática:
V= 1,0093/1250= 8,07x10^-4m^2/S
Para realizar o cálculo da velocidade corrigida, apresentada na equação:
Vcorr: 0,0890 m/s
Abaixo pode ser visto o cálculo:
	Fluido: Glicerina
	Diâmetro da esfera
	Velocidade média (m/s)
	Velocidade corrigida (m/s)
	Viscosidade dinâmica (kg/m.s)
	Viscosidade cinemática (m^2/S)
	Erro relativo percentual
	10mm
	0,21
	0,3245
	1,1084
	8,86x10^-4
	16%
	8mm
	0,15
	0,2154
	1,0703
	8,56x10^-4
	16%
	6mm
	0,09
	0,1194
	1,0840
	8,67x10^-4
	16%
	5mm
	0,07
	0,0890
	1,0093
	8,07x10^-4
	15%
Respondendo as questões:
1) A viscosidade cinemática é sensível a variações de temperatura, pressão e até mesmo a pequenos desvios na concentração do material. os resultados podem ser diferentes devido às limitações dos instrumentos, ao ambiente de teste, ao comportamento particular do fluido em questão, e até a fatores humanos que influenciam a precisão das medições. Esses fatores, combinados, podem levar a uma discrepância entre a viscosidade cinemática experimental e o valor teórico de referência. Se os valores experimentais forem consistentes e próximos do valor padrão, eles podem ser considerados uma boa representação da viscosidade cinemática da água. Contudo, para aplicações científicas rigorosas, recomenda-se usar o valor teórico de referência ou realizar medições com precisão elevada.
2) Controle de Temperatura, calibração do equipamento, erro humano na cronometragem, impurezas na água, tipo de viscosímetro utilizado, condições de medição do escoamento e evaporação ou perda de líquido.
ATIVIDADE PRÁTICA 2
Objetivos:
· Determinar a vazão em uma tubulação.
· Identificar as características dos tipos de escoamento: laminar, transição e turbulento.
· Relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds.
HABILITANDO AS BOMBAS: 
Posicionando a válvula 2c com 40% da sua capacidade, habilitando as bombas no painel elétrico e apertando o botão de ligar:
Após observar o fluxo de água no rotâmetro, foi aberto a válvula 2c completamente:
Válvula completamente aberta:
ENCHENDO O RESERVATÓRIO DE ÁGUA: 
Ajustando o potenciômetro para o controle de vazão para que a água entre no reservatório:
Em seguida, foi fechado a válvula 13:
Assim que foi percebido que o nível de água no reservatório estava subindo, fechou-se a válvula 12 após o reservatório encher completamente:
Foi utilizada a abertura de 16% da válvula 14:
Após o experimento o volume do reservatório é de 357:
OBSERVANDO O REGIME DE ESCOAMENTO: 
Abriu-se a válvula 15 para que o fluido com corante comece a escoar. Quando foi observado o fluxo através da pipeta, foi aberto a válvula 14, controlando a vazão com mesma porcentagem escolhida no passo anterior. Foi necessário esperar o fluxo se estabilizar para começar a medição.
Cálculo da Vazão
1. Volume inicial do reservatório:
Volume inicial (Vi) = 460 L
2. Volume final do reservatório:
Volume final (Vf) = 357 L
3. Tempo de escoamento:
Tempo (t) = 1 minuto e 2 segundos = 62 segundos
1. Número de Reynolds (Re):
 Re = 48,092
Conclusão
· Se ( Re 4000 ), o fluxo é turbulento.
· Entre 2000 e 4000, o fluxo está em uma zona de transição.
Com (Re = 48,092 ), o fluxo é turbulento.
ATIVIDADE PRÁTICA 4
Objetivos:
· Compreender o funcionamento de um trocador de calor; 
· Identificar qual tipo de trocador de calor possui melhor eficiência trifásica; 
· Entender a influência da vazão na transferência de calor.
Trocador de tubos concêntricos: 
Indicadores sem variação na vazão:
Troca térmica após variação na vazão do potenciômetro:
Trocador de calor casco tubo:
Indicadores sem variação na vazão:
Troca térmica após variação na vazão do potenciômetro:
Trocador de calor do tipo placas com trocador com corrente em paralelo:
Indicadores sem variação na vazão:
Troca térmica após variação na vazão do potenciômetro:
Trocador de calor do tipo placas com trocador em contracorrente:
1. Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor?
Os trocadores de calor ajudam a transferir calor entre dois fluidos sem misturá-los, aproveitando melhor a energia, recuperam calor que seria desperdiçado, diminuindo os gastos, permitem ajustar a temperatura com precisão nos processos e podem ser usados em várias aplicações, como aquecimento, resfriamento, condensação e evaporação.
2. Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos? Justifique.
O trocador de calor de placas é muito usado porque é eficiente na transferência de calor e fácil de limpar, o que é essencial para manter a higiene. Além disso, ocupa menos espaço e pode ser expandido conforme necessário.
3. Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de calor?
· Características dos fluidos, como viscosidade e corrosividade.
· Temperatura e Pressão: Faixas de operação.
· Eficiência Térmica: Necessidade de eficiência na troca de calor.
· Facilidade de Manutenção: Frequência e facilidade de limpeza.
· Custo: Custos iniciais e operacionais.
· Espaço Disponível: Limitações de espaço para instalação.
4. Qual a influência da vazão na transferência de calor?
Normalmente, aumentar a vazão melhora a transferência de calor, pois aumenta a turbulência e a eficiência. É importante equilibrar a vazão para evitar quedas de pressão e garantir que o trocador funcione bem.
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