Lista 4 - Prof. Paulo Guimarães - Unibh

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Centro Universitário de Belo Horizonte 
 
INSTITUTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA – IET 
 
Disciplina: Mecânica dos Fluidos 
 
Professores: Rafael Costa dos Santos Oliveira/Sinthya Gonçalves Tavares 
 
 
Lista de Exercícios Propostos – 04 
 
1) Defina vazões de massa e de volume. Como elas são relacionadas entre si? 
2) 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? 
3) Quando o escoamento através de um volume de controle é em regime permanente? 
4) 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? 
5) 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? 
6) 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. 
 
7) 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. 
 
8) 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. 
 
9) 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. 
 
10) 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. 
11) 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. 
12) 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. 
13) (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. 
14) 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. 
15) 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. 
16) Determine a vazão volumétrica de um escoamento de glicerina por um duto de seção quadrada de 
lado 1”, cuja velocidade média vale 3m/s. 
17) 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. 
18) 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”. 
 
19) Três tubos fornecem água em regime permanente, a 20ºC para um tubo maior conforme mostrado 
na figura abaixo. A velocidade V2= 5m/s e a Vazão de Saída Q4=120m³/h. Encontre: a) V1, b)V3 e 
c) V4 se sabemos que aumentando Q3 em 20% aumentará Q4 em 10% 
 
 
20) Água escoando por um tubo com 8cm de diâmetro entra em uma seção porosa, como mostra a 
figura abaixo, que permite uma velocidade radial uniforme Vw através das superfícies das paredes 
por uma distância de 1,2 m. Se a velocidade média na entrada V1 for igual a 12 m/s, determine a 
velocidade na saída V2 se a) Vw = 15cm/s para fora do tubo ou b) Vw= 10 cm/s para dentro do tubo. 
c) Qual valor de Vw fará V2 = 9m/s?