Lista de Exercícios Hidrodinâmica mecanica dos fluidos

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Lista de Exercícios 4 – Hidrodinâmica 
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[1] A água escoa pelo tubo indicado na figura ao lado, cuja secção varia do ponto 1 para o ponto 2, de 100cm2 para 50cm2. Em 1, a pressão é de 0,5kgf/cm2 e a elevação 100m, ao passo que, no ponto 2 a pressão é de 3,38kgf/cm2 na elevação 70m. Desprezando as perdas de carga, calcule a vazão através do tubo.
0,028 m3/s
[2] Qual a vazão de água (em litros por segundo) circulando através de um tubo de 32 mm de diâmetro, considerando a velocidade da água como sendo 4 m/s?
3,2 L/s
[3] Qual a velocidade da água que escoa em um duto de 25 mm se a vazão é de 2 L/s?
4,08 m/s
[4] Qual a velocidade da água através de um furo na lateral de um tanque, se o desnível entre o furo e a superfície livre é de 2 m?
6,26 m/s
[5] Qual a perda de carga em 100 m de tubo liso de PVC de 32 mm de diâmetro por onde escoa água a uma velocidade de 2 m/s?
125000Pa
[6] Qual a perda de carga no tubo abaixo?
Considere: tubo liso PVC
 υágua = 1,006 x 10-6 m2/s
 Vágua = 5 m/s
 ρágua = 1000 kg/m3
1484,375 kPa
[7] Calcular a vazão de água num condutor de ferro fundido, sendo dados D = 10cm, v = 0,7.10-6m2/s e sabendo-se que dois manômetros instalados a uma distância de 10m indicam, respectivamente, 1,5 kgf/cm2 e 1,45 kgf/cm2.
Dado: ɣ = 103kgf/m3; ɛ = 2,59.10-4m.
15.10-3m3/s
[8] Um grande reservatório de óleo tem um tubo de 7,6cm e 2128m de comprimento a ele conectado, como mostrado na figura a seguir. A superfície livre do reservatório está a 3m acima da linha do centro do tubo e pode ser considerada fixa nesta elevação. Admitindo escoamento laminar, calcule a velocidade média de escoamento e, posteriormente, verifique o Número de Reynolds.
Dado: voleo = 9,2.10-6m2/s
v2 = 0,3m/s; Re = 2478
[9] Numa tubulação horizontal escoa água através com uma vazão de 0,1m3/s. O diâmetro da tubulação é igual a 150mm. O fator de atrito da tubulação é igual a 0,0149. A 200C a água tem uma massa específica igual a 999 kg/m3 e viscosidade dinâmica igual a 1,0x10-3 Pa.s. Para um comprimento de tubulação de 10 metros determinar a variação de pressão na tubulação.
16 kPa
[10] Numa tubulação de 150 mm de diâmetro e 30 metros de comprimento escoa um fluido com velocidade media igual a 4,0 m/s. Determine a perda de carga da tubulação. Obs. Considere a massa especifica igual a 1258 kg/m3 e a viscosidade dinâmica igual a 9,6.10-1 Pa.s.
13,28 mca
[11] Determine a velocidade do jato de líquido na saída do reservatório de grandes dimensões mostrado na figura.
Dados: ρH20 = 1000kg/m³ e g = 10m/s².
10m/s
[12] Um tubo despeja água em um reservatório com uma vazão de 20 L/s e um outro tubo despeja um líquido de massa específica igual a 800kg/m³ com uma vazão de 10 L/s. A mistura formada é descarregada por um tubo da área igual a 30cm². Determinar a massa específica da mistura no tubo de descarga e calcule também qual é a velocidade de saída.
933,33kg/m3 e 0.0107 m/s
[13] Um determinado líquido escoa por uma tubulação com uma vazão de 5 L/s. Calcule a vazão em massa e em peso sabendo-se que ρ = 1350kg/m³ e g = 10m/s².
6,75 kg/s e 67,5 N/s
[14] Determine a velocidade do fluido nas seções (2) e (3) da tubulação mostrada na figura.
Dados: v1 = 3m/s, d1 = 0,5m, d2 = 0,3m e d3 = 0,2m.
8,33 e 18,73 m/s
[15] Para a tubulação mostrada determine:
a) A vazão e a velocidade no ponto (3).
b) A velocidade no ponto (4).
Dados: v1 = 1m/s, v2 = 2m/s, d1 = 0,2m, d2 = 0,1m, d3 = 0,25m e d4 = 0,15m.
0,96 m/s e 0,0472 m3/s
2,66 m/s
[16] Água é descarregada do reservatório (1) para os reservatórios (2) e (3). Sabendo-se que Qv2 = 3/4Qv3 e que Qv1 = 10L/s, determine:
a) O tempo necessário para se encher completamente os reservatórios (2) e (3).
b) Determine os diâmetros das tubulações (2) e (3) sabendo-se que a velocidade de saída é v2 = 1m/s e v3 = 1,5m/s.
Dado: ρ = 1000kg/m³.
39 e 58 min
0,074 e 0,070 m
[17] O motor a jato de um avião queima 1kg/s de combustível quando a aeronave voa a 200m/s de velocidade. Sabendo-se que ρar=1,2kg/m³ e ρg=0,5kg/m³ (gases na seção de saída) e que as áreas das seções transversais da turbina são A1 = 0,3m² e A3 = 0,2m², determine a velocidade dos gases na seção de saída.
730 m/s
[18] Determinar a perda de carga total no esquema da figura abaixo:
Dados:
- Material = PVC ( C = 140)
- Diâmetro = 19 mm
- Vazão = 0,4 l/s
- Peças especiais: 	1 entrada de Borda (K = 0,90)
			2 curvas de 90( raio longo (K = 0,30)
			2 curvas de 45( (K = 0,20)
			1 registro de gaveta aberto (K = 0,20)
			1 saída de tubulação ( K = 1,00)
[19] Estimar a vazão na tubulação esquematizada abaixo:
Dados:
- Material = ferro fundido novo (C=130)
- Diâmetro = 50mm
- Peças especiais:
1 entrada de Borda
3 curvas de 90 graus raio longo
2 curvas de 45 graus
1 registro de gaveta aberto
1 saída de tubulação
[20] Calcular o número de Reynolds e identificar se o escoamento é laminar ou turbulento sabendo-se que em uma tubulação com diâmetro de 4cm escoa água com uma velocidade de 0,2m/s.
8000
[21] Um determinado líquido, com kg/m³, escoa por uma tubulação de diâmetro 3cm com uma velocidade de 0,1m/s, sabendo-se que o número de Reynolds é 9544,35. Determine qual a viscosidade dinâmica do líquido.
1,65.10-3 Pa.s
[22] Acetona escoa por uma tubulação em regime laminar com um número de Reynolds de 1800. Determine a máxima velocidade do escoamento permissível em um tubo com 2cm de diâmetro de forma que esse número de Reynolds não seja ultrapassado.
7,3.10-3 m/s
[23] Benzeno escoa por uma tubulação em regime turbulento com um número de Reynolds de 5000. Determine o diâmetro do tubo em mm sabendo-se que a velocidade do escoamento é de 0,2m/s.
0,18m
[24] Os reservatórios I e II da figura abaixo, são cúbicos. Eles são cheios pelas tubulações, respectivamente em 100s e 500s. Determinar a velocidade da água na seção A indicada, sabendo-se que o diâmetro da tubulação é 1m.
4,13 m/s
[25] Uma mangueira é conectada em um tanque com capacidade de 10000 litros. O tempo gasto para encher totalmente o tanque é de 500 minutos. Calcule a vazão volumétrica máxima da mangueira.
0,33L/s
[26] Calcular a vazão volumétrica de um fluido que escoa por uma tubulação com uma velocidade média de 1,4 m/s, sabendo-se que o diâmetro interno da seção da tubulação é igual a 5cm.
2,75 L/s
[27] Calcular o volume de um reservatório, sabendo-se que a vazão de escoamento de um líquido é igual a 5 l/s. Para encher o reservatório totalmente são necessárias 2 horas.
36 m3
[28] No entamboramento de um determinado produto são utilizados tambores de 214 litros. Para encher um tambor levam-se 20 min. Calcule:
a) A vazão volumétrica da tubulação utilizada para encher os tambores. 1,78.10-4
b) O diâmetro da tubulação, em milímetros, sabendo-se que a velocidade de escoamento é de 5 m/s. 6,74 mm
c) A produção após 24 horas, desconsiderando-se o tempo de deslocamento dos tambores. 72 tambores
[29] Um determinado líquido é descarregado de um tanque cúbico de 5m de aresta por um tubo de 5cm de diâmetro. A vazão no tubo é 10 l/s, determinar:
a) a velocidade do fluído no tubo. 5,09 m/s
b) o tempo que o nível do líquido levará para descer 20 cm. 500s
[30] Calcule a vazão em massa de um produto que escoa por uma tubulação de 0,3m de diâmetro, sendo que a velocidade de escoamento é igual a 1,0m/s.
Dados: massa específica do produto = 1200kg/m³
85,2 kg/s
[31] Baseado no exercício anterior, calcule o tempo necessário para carregar um tanque com 500 toneladas do produto.
97 min
[32] A vazão volumétrica de um determinado fluído é igual a 10 l/s. Determine a vazão mássica desse fluído, sabendo-se que a massa específica do fluído é 800 kg/m3.
8 kg/s
[33] Um tambor de 214litros é enchido com óleo de peso específico relativo 0,8, sabendo-se que para isso é necessário 15 min. Calcule:
a) A vazão em peso da tubulação utilizada para encher o tambor. 1,904 N/s
b) O peso de cada tambor cheio, sendo que somente o tambor vazio pesa 100N. 1812 N
c) Quantos tambores um caminhão pode carregar, sabendo-se que o peso máximo que ele suporta é 15 toneladas. 81 tambores