1ª lista de exercícios Fenômenos de Transporte

Prévia do material em texto

Faculdade Pitágoras- Engenharia Química 
Fenômenos de Transporte - Lista de Exercícios 
Prof.: Francisco Batista 
Unidade I. 
 
1. Transformar: 
 
a) 1N em dinas; 
b)10Kgf em N; 
c)100m2/s em cm2/s; 
d)1000kg/m3 em g/m3 
e)10.000kgf/m2 em kgf/cm2 ; 
f) 10m2/s em cm2/s; 
g)10kgf/m2 em N/m2 ; 
h)100dinas/cm2 em Ns/m2 . 
 
2. Se 6 m3 de óleo pesam 4800 Kg, calcular seu peso específico γ, sua massa específica ρ e 
sua densidade relativa. 
 
3. A viscosidade cinemática de um óleo é 0,028 m2/s e a sua densidade relativa vale 0,85. 
Determinar a viscosidade dinâmica ou absoluta no Sistema Internacional (SI). Dado:g=10 m/s2. 
 
4. A 32ºC e pressão de 2,1Kg/cm2, o volume específico de um certo gás era 0,7m3/Kg. 
Determinar a constante específica R do gás e a massa específica ρ. 
 
5. Da “International Critical Tables”, a viscosidade da água a 20º é 0,01008 poise. Calcule a 
viscosidade absoluta em lbf.s/ft2 e o valor da viscosidade cinemática em ft2/s considerando 
que a densidade a 20ºC é 0,998 g/cm3. 
 
6. Supondo que a viscosidade cinemática de um fluido é de 0,0169 ft2/s considerando que 
sua densidade a 20ºC é 0,964 g/cm3. Calcule sua viscosidade absoluta em centipoise. 
 
7. Trace e discuta as características de cisalhamento dos fluidos descritos na figura abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. Uma superfície plana bem grande é lubrificada com um óleo cuja viscosidade é de 
μ=0,01Ns/m2. Pretende-se arrastar sobre a superfície lubrificada uma placa plana de 1m 
x10m e altura e=2mm a velocidade 1m/s. Pede-se para determinar a força a ser aplicada. 
τ (tensão 
cisalhante) 
dv/dy (gradiente de velocidade) 
1 
2 
3 
4 
 
 
 
 
 
9. São dadas duas placas planas paralelas distanciadas de e= 2mm. A placa superior 
(placa 1) move-se com uma velocidade de 4 m/s, enquanto a inferior (placa 2) é fixa. Se o 
espaço entre as placas for preenchido com óleo (υ = 1,0x10-5 m2/s; γ=8300 N/m3), qualserá a 
tensão de cisalhamento (τt) que agirá no óleo? 
 
 
 
10. Um fluido representado pela figura abaixo tem uma viscosidade absoluta de 0,001 
lbf.s/ft2 e densidade de 0,913g/cm3. Calcular o gradiente de velocidade e a intensidade da 
tensão cisalhante na base e nos pontos a 1”, 2” e 3” da base, considerando: 
 
a) a sua distribuição de velocidade como sendo linear (1) dada pela equação 
yV 15
. 
b) a distribuição de velocidade como sendo parabólica (2) dada pela equação 
2)3(545 yV 
. 
 
 
 
 
11. A distribuição de velocidade para o escoamento laminar desenvolvido entre placas 
paralelas é dada por: 
2
max
2
1 






h
y
u
u 
 
 
onde h é a distância entre as duas placas; a origem é colocada na linha mediana entre as 
placas. Considere o escoamento de água a 15ºC, com velocidade máxima de 0,05m/s e h = 
0,5mm. Calcule a tensão cisalhante na placa superior. 
 
12. Um recipiente pesa 2,9lbf quando vazio. Quando cheio com água a 90ºF, a massa do 
recipiente e seu conteúdo é de 1,95 slug. Determine o peso da água no recipiente e seu 
volume em pés cúbicos. 
 
13. A força de arraste que atua numa partícula esférica em movimento num fluido é dada 
por: 
2
22 vRC
F LD


 
onde : L = densidade do fluido 
 D = diâmetro da partícula 
 v = velocidade da partícula 
 CD = coeficiente de arraste 
 
Pergunta-se: 
 
a) Qual a dimensão do fator CD ? 
 
b) Para certas condições de escoamento, CD depende no nº de Reynolds da seguinte 
forma: 
Re
24
DC
 onde 
L
LvD


Re
 e L é a viscosidade do fluido. 
 
Qual será a força em lbf que age sobre a partícula quando: R = 0,8mm , L = 18,6 x 10-4 lb/ft.s, v = 
8,4cm/min e L = 58lb/ft3 
 
14. No escoamento de fluidos, um parâmetro freqüentemente utilizado é o número de 
Reynolds como foi definido no exercício anterior. 
 
a) Mostre que o nº de Reynolds é adimensional 
 
b) Calcule o seu valor numérico para as seguintes condições: D = 2in , L = 
62lb/ft3 , v = 4ft/s e L = 1 cP 
 
Unidade II 
 
 
 
1. A figura mostra, esquematicamente, uma prensa hidráulica. Os dois êmbolos têm, 
respectivamente, as áreas A1 = 10 cm2 e A2 = 100 cm2. Se for aplicada uma força de 200N 
no êmbolo (1), qual será a força transmitida em (2)? 
 
 
 
2. Qual é a altura da coluna de mercúrio (γHg = 136.000 N/m3) que irá produzir na base a 
mesma pressão de uma coluna de água de 5m de altura?. Dado: (γH2O = 10.000 N/m3). 
 
3. No manômetro da figura, o fluido (A) é água e o (B), mercúrio. Qual é a pressão (p1)? 
Dados: (γHg = 136.000 N/m3; γH2O = 10.000 N/m3). 
 
 
4. Uma coluna de destilação trabalha sob um vácuo de 30 cmHg. Qual a pressão absoluta no 
seu interior? 
5. O êmbolo de um elevador hidráulico tem um diâmetro de 1 ft . Qual a pressão expressa em 
Kgf/cm2, necessária para elevar um peso de 1000 Kgf ? 
6. No manômetro diferencial da figura, o fluido (A) é água, (B) é óleo e o fluido manométrico 
é mercúrio. Considerando h1 = 25 cm, h2 = 100 cm, h3 = 80 cm, e h4 = 10 cm, qual é a 
diferença de pressão (pA – pB? Dados: γHg = 136.000 N/m3; γH2O = 10.000 N/m3; γóleo = 8.000 
N/m3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Determinar as pressões efetivas e absolutas: 
 
a) do ar; 
b) no ponto (M), do esquema da próxima figura. 
Dados: leitura barométrica 740 mmHg; γHg = 136.000 N/m3; γóleo = 8.500 N/m3. 
 
 
 
8. Na figura abaixo, o tubo A contém óleo (γr = 0,80) e o tubo B, água. Calcular as pressões em 
A e em B. (As alturas são dadas em metros). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9. Calcular o valor do peso G. 
 
 
 
 
 
 
Obs.: Considerar o ar incompressível e desprezar o peso do pistão. 
 
10. Um bloco cúbico de madeira com peso específico γ = 6500N/m³, com 20 cm de aresta, 
flutua na água (ρH2O = 1000kg/m³). Determine a altura do cubo que permanece dentro da 
água. 
 
11. Um bloco pesa 50N no ar e 40N na água. Determine a massa específica do material do 
bloco. Dados: ρH2O = 1000kg/m³ e g =10m/s². 
 
12. Um corpo com volume de 2,0m³ e massa 3000kg encontra-se totalmente imerso na água, 
cuja massa específica é (ρH2O = 1000kg/m³). Determine a força de empuxo sobre o corpo.