Lista de Exercícios 1 Escoamento e Dimensionamento

Prévia do material em texto

EAL 507 – Operações Unitárias na Indústria de Alimentos 
Cap. 4 (Tadini et al., 2016) - Escoamento de Fluidos Alimentícios em Tubos 
 
 
 
 
 
 
Exercícios Complementares ao Cap. 4 
1. Determine o Regime de Escoamento: 
a. Fluido escoa com uma velocidade de 90 cm/s por uma tubulação com diâmetro interno igual a 2,66 cm e as propriedades do fluido são: 
massa específica de 1 g/cm3 e viscosidade igual a 1,14 x 10-2 g/cm.s. (Resp: 21.000; Turbulento) 
b. Fluido com uma vazão de 100L/min, massa específica de 1,02 g/cm3 e viscosidade de 0,1 Pa.s escoa através de um tubo sanitário de 50 m 
de comprimento com diâmetro interno de 1,402 in. (Resp: 607, Laminar) 
c. Leite com viscosidadede 2 cP, massa específica de 1,01g/cm3 é bombeado através de uma tubulação sanitária com diâmetro interno 
igual a 0,0902 in e vazão de 3 gal/min. (Resp: 53.220, turbulento) 
 
2. Calcular o número de Reynolds para a água que flui a 5 m3/ h num tubo com um diâmetro interno de 2 pol. A viscosidade e densidade da água 
são 1 cp e 0,998 g/ ml, respectivamente. Em que velocidade de escoamento o fluxo torna-se laminar? (Resp: 4,14.10-2 m/s) 
3. Dois fluidos, leite e óleo de colza escoam ao longo de tubos do mesmo diâmetro (5 cm) a 20 °C e com velocidade de de 3m.s -1. Determinar para 
cada fluido, se o fluxo é turbulento. (Leite:  = 2,10 x 10-3Ns/m2 e ρ = 1030 kg/ m3 e Óleo de Colza:  = 118 x 10-3 Ns/m2 e ρ = 900 kg/ m3). (Resp: 
Releite = 73.570, turbulento e Reóleo = 1144, laminar) 
4. Leite ( = 1032 kg/m3,  = 2 x 10-3 Pa.s) escoa em tubulação de aço inox liso com diâmetro nominal de 1 pol e Schedule 40S. Qual é a velocidade 
máxima para que o fluido permaneça no regime laminar? (Resp: 0,153 m/s) 
5. Calcular o número de Reynolds para suco de maçã fluindo a 5 m3/ h num tubo com 2 pol de diâmetro interno. O índice de consistência é de 13 Pa 
s0.3, o índice de comportamento do fluxo é de 0,3 e a densidade é de 1100 kg/m3. (Resp: 69, laminar) 
6. Uma solução 50% de sacarose a 20,8°C escoa em um tubo com 0,0475 m de diâmetro interno e 10 m de comprimento a uma taxa de 3 m3/ h. 
Encontre: a) a velocidade média, b) a velocidade máxima e c) a queda de pressão. A viscosidade e a densidade da solução de sacarose a 20,8°C são 
15,43 cp e 1232 kg/m3 respectivamente. (Resp: (a) 0,470 m/s; (b) 0,940 m/s e (c) 1030 Pa) 
7. Azeite flui em um tubo horizontal com diâmetro interno de 0,0475m. Calcule a velocidade média se a queda de pressão por metro de tubo é de 
1000 Pa. A viscosidade do óleo de oliva é 80 cp e sua densidade é 919 kg/m3. (Resp: 0,88 m/s) 
8. Concentrado de tomate em fluxo laminar num tubo de 0,0475 m de diâmetro interno e 10 m de comprimento a uma taxa de 3 m3/ h. Encontre: 
a) a velocidade média, b) a velocidade máxima e c) a queda de pressão. 
O índice de consistência e índice de comportamento são K = 18,7 Pas0.4 e n = 0,4 respectivamente. (Resp: (a) 0,470 m/s; (b) 0,739 m/s; (c) 102.780 
Pa) 
9. (FEA UNICAMP) Calcular o fator de atrito de Fanning numa tubulação de 0,05 m de diâmetro interno onde está escoando óleo de soja a uma 
velocidade de (a) 0,5m/s e (b) 50 m/s (ρ = 800 kg/m3 e μ = 40 cP). (Resp: (a) 0,032; (b) 0,0095) 
10. (FEA UNICAMP) Calcular o fator de atrito de Fanning numa tubulação de 0,05 m de diâmetro onde está escoando polpa de fruta a uma velocidade 
de (a) 0,5m/s e (b) 5m/s (ρ = 1019 kg/m3, k = 1,15 Pa.sn e n = 0,478). (Resp: (a) 0,082; (b) 0,0055) 
 
Exercícios Complementares - Dimensionamento de Tubulações 
Calcule o diâmetro da tubulação: 
1. Leite (31,7m3/h) 
ρ=1030 kg/m3 
=2 cP 
Resposta: Diâmetro Nominal de 3 ½ pol (Sch 10S) 
2. Bebida láctea (39,4m3/h) 
n=0,21 
k=6,5 Pa.s0,21 
ρ=1150 kg/m3 
Resposta: Diâmetro Nominal de 8 pol (Sch 10S)