lista1 processos

Prévia do material em texto

ENG07024 – Introdução aos Processos da Indústria Química 
Lista de Exercícios I 
Problema 1 
 Para cada uma das quantidades listadas abaixo, indique as dimensões usando os sistemas MLtT e FLtT 
(M=massa, L=comprimento, t=tempo, T=temperatura). Também forneça as unidades no sistema SI e no sistema 
inglês: 
(a) massa específica (h) taxa de deformação (o) fluxo mássico 
(b) velocidade i viscosidade dinâmica (p) difusividade mássica 
(c) aceleração (j) viscosidade cinemática (q) calor (energia) 
(d) força (k) tensão superficial (r) taxa de calor 
(e) pressão (l) taxa volumétrica (s) fluxo de calor 
(f) tensão normal (m) fluxo volumétrico (t) condutividade térmica 
(g) tensão de cisalhamento (n) taxa mássica (u) potência 
 
Problema 2 
 Verifique se a equação abaixo é dimensionalmente consistente: 
t
v
t
da o
22
2  
onde: a = aceleração; d = distância; vo = velocidade; t = tempo 
Problema 3 
 A forma de uma gota de líquido é dada pela seguinte expressão matemática, deduzida 
experimentalmente: 
H
deo
2))((   
onde:  = peso específico da gota de líquido 
  = peso específico do vapor em torno da gota de líquido 
 de = diâmetro da gota 
  = tensão superficial (força/unidade de comprimento) 
 H = função determinada na experiência 
 
Para que a equação acima seja dimensionalmente consistente, quais devem ser as dimensões de H? 
 
Problema 4 
 A quantidade k é dependente da temperatura na seguinte forma: 





T
x
scm
molk
987,1
000.20exp102,1
.
5
3 
A unidade da quantidade 20.000 é cal/mol; de T é Kelvin. Quais são as unidades de 1,2x105 e 1,987? 
 
Problema 5 
 O caminho livre médio entre as moléculas de um gás é definido como a distância média percorrida pelas 
moléculas entre colisões. De acordo com a teoria cinética dos gases, o caminho livre médio em um gás ideal é 
dado por: 
2/1)(26,1  RTl 
 
onde R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura absoluta. A constante 1,26 é dimensional ou 
adimensional? 
 
 
 
Problema 6 
O numero de Prandtl (Pr) é um parâmetro adimensional muito importante utilizado na caracterização de 
processos de transferência de calor e é definido pela seguinte equação: 
 
 
Sendo: 
onde:  é a massa específica do fluido, µ a viscosidade do fluido, Cp a capacidade calorífica do fluido e k a 
condutividade térmica do fluido. 
Estime o valor de Pr para um fluido com as seguintes propriedades: µ = 136 lb/ft·h, Cp = 0,583 J/g·°C e 
k = 0,286 W/m·°C. 
 
Problema 7 
O numero de Reynolds (Re) é um parâmetro adimensional muito importante, utilizado para caracterização do 
regime de escoamento interno de fluidos. O escoamento é dito em regime laminar quando Re ≤ 1600. Se 
1600 < Re < 4000 o escoamento está na transição crítica e no caso em que Re ≥ 4000 o escoamento é 
turbulento. O Número de Reynolds para escoamentos internos em dutos circulares é definido pela seguinte 
equação: 
 
 
 
 
Onde:  é a massa específica do fluido, D o diâmetro da tubulação, é a velocidade do fluído e µ a viscosidade 
dinâmica do fluido. 
Sendo assim, responda às seguintes perguntas: 
a) Quais são as unidades no sistema internacional de unidades para as variáveis apresentadas na equação 
para cálculo de Re? 
 
b) Considerando CCl4 escoando em uma tubulação com diâmetro de 1¼” (1 e ¼ de polegada). O 
escoamento ocorre em temperatura uniforme de 20°C sendo, nesta temperatura, a densidade relativa do 
CCl4 igual a 1,6 e a viscosidade dinâmica igual a 1 cP. Se a vazão volumétrica for igual a 10 ft3/h, em 
qual regime se encontra este escoamento? 
 
c) Se este mesmo fluido (na mesma temperatura) escoar em uma tubulação de 100 mm de diâmetro com 
vazão mássica igual a 470 g/min o escoamento pode ser considerado turbulento? Por quê?