Lista_Exercicios_04[3]

Prévia do material em texto

e
	
	
Disciplina: Mecânica dos Fluidos
	
	
	
Lista de Exercícios Propostos – 04 
Defina vazões de massa e de volume. Como elas são relacionadas entre si?
A quantidade de massa que entra em um volume de controle precisa ser igual à massa que sai durante um processo com escoamento em regime permanente?
Quando o escoamento através de um volume de controle é em regime permanente?
Considere um dispositivo com uma entrada e uma saída. Se as vazões em volume na entrada e saída são iguais, o escoamento através desse dispositivo é, necessariamente, em regime permanente? Porque?
Qual é o princípio físico (lei da conservação) utilizado para determinar a velocidade media? Qual a equação utilizada para calcular a velocidade média para um duto de seção arbitrária?
Ar entra em um bocal com forma constante a 2,21 kg/m3 e 30 m/s e sai a 0,762 kg/m3 a 180 m/s. Se a área de entrada do bocal é de 80 cm2, determine (a) a vazão em massa através do bocal e (b) a área de saída do bocal. 
Um secador de cabelos é, basicamente, um duto com diâmetro constante no qual são colocadas algumas camadas de resistores elétricos. Um ventilador pequeno empurra o ar para dentro e o força a passar através dos resistores, onde ele é aquecido. Se a massa específica do ar é de 1,2 kg/m3 na entrada e de 1,05 kg/m3 na saída, determine o aumento percentual na velocidade do ar quando ele escoa através do secador. 
Um tanque rígido de 1 m3 contém inicialmente ar, cuja massa específica é 1,18 kg/m3, O tanque é conectado a uma linha fornecedora de alta pressão por meio de uma válvula. A válvula é aberta e o ar pode entrar no tanque até que a massa específica do ar no tanque se eleve a 7,2 kg/m3. Determine a massa do ar que entrou no tanque. 
O ventilador do banheiro de um prédio tem uma vazão de 30 L/s e funciona continuamente. Se a massa específica do ar interno é de 1,2 kg/m3, determine a massa do ar que é expelida ou que sai em um dia. 
Um computador pessoal deve ser resfriado por um ventilador cuja vazão é de 0,34 m3/m. (a) Determine a vazão de massa do ar através do ventilador a uma elevação de 3.400 m, onde a massa específica do ar é de 0,7 kg/m3. (b) Da mesma forma, se a velocidade média do ar não exceder os 110 m/min, determine o diâmetro do gabinete do ventilador.
Uma sala para fumantes deve acomodar 15 pessoas. Os requisitos mínimos de ar fresco para salas de fumantes são especificados como 30 L/s por pessoa (ASHRAE, Standard 62, 1989). (a) Determine a vazão mínima necessária de ar fresco que precisa ser fornecida à sala e (b) o diâmetro do duto se a velocidade do ar não exceder os 8m/s.
Os requisitos mínimos de ar fresco de um prédio residencial são especificados com 0,35 de troca de ar por hora (ASHRAE, Standard 62, 1989). Ou seja, 35% de todo o ar contido em uma residência deve ser substituído por ar externo fresco a cada hora. (a) Se a necessidade de ventilação de uma residência com 2,7 m de altura e 200 m2 deve ser satisfeita completamente por um ventilador, determine a capacidade de escoamento, em L/min, do ventilador que precisa ser instalado. (b) Determine o diâmetro do duto se a velocidade do ar não exceder os 6 m/s. 
(a) Determine a vazão mássica do escoamento de óleo através de um duto de secção triangular de 5 cm de base e 3 cm de altura, cuja velocidade vale 1,0 m/s. (b) Determine a vazão volumétrica neste escoamento. 
A água que escoa por um tubo de 1” de diâmetro é jogada em um balde vazio de 100 g de massa. Se após 5 segundos a massa do balde com água é de 3,7 kg, determine a velocidade média do escoamento. 
Ar, a condições normais de pressão e de temperatura, entra em um tubo de 2 cm de raio com uma velocidade média de 0,8 m/s. Este escoamento passa por um trocador de calor e sai do tubo com uma velocidade de 1 m/s. Considerando que o ar sai com pressão atmosférica, determine sua temperatura de saída. 
Determine a vazão volumétrica de um escoamento de glicerina por um duto de seção quadrada de lado 1”, cuja velocidade média vale 3m/s.
Um escoamento de tinta através de um tubo é capaz de encher 1 galão a cada 4 segundos. Determine o diâmetro do tubo, sabendo que a velocidade média do escoamento é de 1,86 m/s. 
Um escoamento de água com velocidade média de 3 ft/s através de um tubo de ½” de diâmetro é subdividido em 2 escoamentos secundários. A vazão volumétrica do escoamento secundário superior é de 0,7 gal/min. Determine a velocidade média do escoamento secundário inferior, sabendo que o diâmetro desta tubulação vale 1”.
Respostas:
(a) 0,530 kg/s; (b) 38,7 cm3
14%
6,02 kg
3110 kg
(a) 0,004 kg/s; (b) 0,063 m
(a) 0,45 m3/s; (b) 0,268 m
(a) 3150 L/min; (b) 0,106 m
(a) 0,668 kg/s; (b) 7,5 x 10-4 m3/s
1,42 m/s
94,5oC
1,94 x 10-3 m3/
1”
0,141 m/s