Resumo de Cinemática e Vazão

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Módulo 5: Cinemática, Vazão e Escoamentos
Fenômenos de Transporte | Resumo rápido para prova
Conceitos essenciais
• A classificação dos escoamentos depende da velocidade e da forma como ele ocorre
(laminar, turbulento, permanente, etc.).
• Regime laminar: camadas ordenadas. Turbulento: movimento caótico, com mistura intensa
(maior eficiência de troca de calor).
• O regime depende do diâmetro, da velocidade média, da viscosidade e da massa específica:
número de Reynolds, razão entre forças de inércia e viscosas.
• Re baixo (menor que cerca de 2100 a 2300 em tubos) indica laminar; Re alto (maior que
cerca de 4000) indica turbulento; entre eles há transição.
• Camada limite: região próxima à superfície sólida onde o escoamento É influenciado por ela.
• Vazão volumétrica é o volume escoado por unidade de tempo; vazão mássica é a massa
por unidade de tempo.
• Continuidade: em regime permanente e fluido incompressível, a vazão se conserva ao
longo da tubulação.
Fórmulas-chave
Q = V / t = A · v | m
ponto
 = rho · Q
A
1
 · v
1
 = A
2
 · v
2
 (continuidade)
Re = rho · v · D / mu = v · D / nu
Dicas de prova
• Vazão em L/s: converta minutos para segundos (× 60). 1 m3 = 1000 L.
• Camada limite é onde o escoamento é influenciado pela superfície (não o contrário).
• Turbulento troca calor melhor que laminar.
• Na continuidade com tubo circular, v
2
 = v
1
 · (D
1
/D
2
)2.
Exercícios com resposta
1. Um tanque de 10.000 L é enchido em 500 min. Qual é a vazão em L/s?
Resposta: 10000/(500 · 60) = 0,33 L/s.
2. Tubo de D = 0,2 m com água a 3 m/s. Qual é a vazão? (A = pi · D2/4)
Resposta: A = 0,0314 m2; Q = 0,0942 m3/s, ou cerca de 94 L/s.
3. Tubo com D
1
 = 0,10 m e v
1
 = 4 m/s reduz para D
2
 = 0,05 m. Qual é v
2
?
Resposta: v
2
 = 4 · (0,10/0,05)2 = 16 m/s.
4. Água (rho = 1000, mu = 0,001 Pa·s), v = 1 m/s, D = 0,05 m. Qual é o regime?
Resposta: Re = 1000 · 1 · 0,05/0,001 = 50000, portanto turbulento.