Lista de Fenômenos - Escoamento em condutos

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Lista de exercícios de Fenômenos de Transporte I – III Unidade
Entregar respondida dia 01/09 – data da prova (Valor 3,5)
Ar padrão entra num tubo de 0,3 m de diâmetro. A vazão em volume é 2 m3/min. Determine se o escoamento é laminar ou turbulento. Estime o comprimento de entrada necessário para estabelecer escoamento completamente desenvolvido. 
Para escoamento laminar num tubo com 12,7 mm de diâmetro, determine (a) a máxima vazão em volume permissível se o fluido for água e (b) a máxima velocidade média se o fluido ar. Qual o correspondente comprimento de entrada? 
Considere o escoamento incompressível num duto circular. Deduza expressões gerais para o número de Reynolds em termos de (a) vazão em volume e diâmetro de tubo e (b) vazão em massa e diâmetro do tubo. O número de Reynolds é 1800 numa seção onde o diâmetro do tubo é 10 mm. Determine o número de Reynolds para a mesma vazão numa seção em que o diâmetro do tubo é 6 mm. 
Considere em primeiro lugar a água e em seguida óleo lubrificante SAE 10W fluindo a 40 °C num tubo de 6 mm de diâmetro. Determine, para cada fluido, a máxima vazão (e o correspondente gradiente de pressão, P/L) para a qual o escoamento laminar seria esperado. 
Glicerina a 20°C escoa para cima num tubo (diâmetro = 75 mm). A velocidade na linha de centro do tubo é igual a 1,0 m/s. Determine a perda de carga e a queda de pressão sabendo que o comprimento do tubo é igual a 10 m
Reconsidere o problema anterior. Determine o valor do gradiente de velocidade nos pontos localizados a 10, 20 e 30 mm da parede do tubo. 
Água, a 27°C escoa num tubo (diâmetro=0,152 m) com vazão de 0,05 m3/s. Qual é a velocidade do escoamento a uma distância de 51 mm da parede? Determine também a velocidade na linha de centro do tubo. 
Um fluido escoa num tubo (raio R) com um número de Reynolds igual a 105. Em que local, r/R, a velocidade do fluido é igual a velocidade média do escoamento? Repita o cálculo admitindo que o número de Reynolds é igual a 103. 
Ar, no estado padrão, escoa num tubo de ferro galvanizado (diâmetro=25,4 mm) com velocidade média de 3,05 m/s. Qual é o comprimento de duto que produz uma perda de carga equivalente (a) a um cotovelo 90° flangeado. (b) a uma válvula totalmente aberta e (c) a uma entrada com cantos vivos? 
Ar, no estado padrão, escoa num duto horizontal de ferro galvanizado, que apresenta seção transversal retangular (0,61 m por 0,40 m) com uma vazão de 0,232 m3/s. Determine a queda de pressão, em mm de coluna d’água, se o comprimento do duto é igual a 30,5m. 
 Água a 4°C é bombeada de um lago do modo indicado na Figura 1. Qual é a vazão máxima na bomba sem a ocorrência de cavitação? 
 A mangueira mostrada na Figura 2 (diâmetro = 12,7 mm) suporta, sem romper, uma pressão de 13,8 bar. Determine o comprimento máximo permitido, l, sabendo que o fator de atrito é igual a 0,022 quando a vazão é 2,832x10-4 m3/s. despreze as perdas de carga singulares. 
Um tubo (comprimento = 40 m e diâmetro = 12 mm) é utilizado para sifonar água a 30 °C do modo indicado na Figura 3. Sabendo que o fator de atrito é 0,020, determine o máximo valor de h admissível para que não ocorra cavitação no escoamento. Despreze as perdas singulares.
 
 Figura 1						Figura 2
 
 Figura 3