Baixe o app para aproveitar ainda mais
Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
* Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Sumário Apresentação da disciplina e corpo docente Equação da energia para sistemas abertos Equação de Bernoulli generalizada Bibliografia para esta aula: Sabersky (Fluid Flow): 3.7 e 3.8 (3ª Ed.) White (Fluid Mechanics): 3.6 e 3.7 (4ª Ed.) * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 MF II – Matéria Equação de Bernoulli generalizada. Perdas de carga em condutas Escoamento turbulento em tubos 2. Camada Limite turbulenta Escoamentos Exteriores 3. Escoamento não-estacionário em condutas 4. Escoamento compressível 5. Turbomáquinas * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 MF II - Bibliografia Capítulo 1, 2 e 4: R.H. Sabersky, A.J. Acosta, E.G. Hauptmann, E.M. Gates, Fluid Flow, 4ª edição, Prentice Hall, 1999. F.M. White, Fluid Mechanics, 3ª edição, McGraw-Hill, 1994. Capítulo 3: J.E. Finnemore, R.L. Daugherty, J.B. Franzini, E.J. Finnemore, Fluid Mechanics with Engineering Applications, ISBN-13: 9780071142144; ISBN-10: 0071142142, 1997, McGraw-Hill Education – Europe. Capítulo 5: A.F.O. Falcão, Mecânica dos Fluidos II: Turbomáquinas, AEIST, 2002. * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 MF II – Contacto com os alunos É apenas utilizada a página do Fénix e email (os alunos devem verificar se a conta email do Fénix está actualizada) * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 MF II – Avaliação Pré-inscrição obrigatória em todas as provas (testes e exames) Problemas aulas: 2 valores NF, classificados 3 por aluno (ao acaso) 2 testes (16 valores NF): 24/4 – Capítulos 1, 2 e 3 1ª data de exame Exame Final (escrita e oral) (16 valores NF) - para quem não tem aprovação nos testes. 2 Trabalhos Práticos: 2 valores NF (apresentação resultados na aula e miniteste americano) – quem fez em 2006-7 está dispensado * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 MF II – Aprovação na disciplina Pré-inscrição obrigatória em todas as provas (testes e exames) Nota Final > 9,5 Quem fez TP em 2006-7: NF = Problemas + Testes ou Exame Final Quem não fez TP em 2006-7: NF = Problemas + Testes ou Exame Final + TP NF < 9,5 reprova (oral só com NF>9,5; oral dispensável com > 9,5 sujeito a discricionariedade do Corpo Docente) * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 MF II – Corpo Docente Hor e salas Acções a realizar: Horas 2ªF 3ªF 4ªF 5ªF 6ªF Marcação de reunião de docentes 9:00 Avaliação 9:30 Distribuição turmas 10:00 Laboratórios 10:30 Fabrico protecção suporte ensaios 11:00 Teste da instalação experimental 11:30 AEIST - Folhas 12:00 Actualizar página da disciplina 12:30 13:00 T1/2/3 T1/2/3 13:30 QA02.1 QA02.1 PB4 PB5 14:00 V0.02 V1.09 14:30 T1/2/3 T1/2/3 15:00 Ga4 QA02.2 15:30 16:00 PB2 PB6 PB3 L5/L6 PB1 16:30 V0.02 Q5.1 V0.02 C22 17:00 L2 L1 L4 17:30 L3 18:00 18:30 19:00 19:30 Aulas: 5ªF, 26/2 a 4ªF, 4/4 inc. 5ªF, 12/4 a 6ªF, 8/6 inc. 7 a 14/6 podem realizar-se aulas de compensação e testes Exames 4F, 20/6 a 3F, 24/7 Sheet1 Nome Telefone Email Docência Horário de Dúvidas António Sarmento 21 8417405 antonio.sarmento@ist.utl.pt Teóricas 2F 18-19:30, 3F 9-10:30 José Maria André 21 8417985 jmandre@hidro1.ist.utl.pt PB 2,3 + TP Luís Eça 21 8417992 eca@marine.ist.utl.pt PB 5,6 5F, 10-12 Tiago Farias 21 8417929 tiago.farias@ist.utl.pt PB 1,4 + TP antonio.sarmento@ist.utl.pt eca@marine.ist.utl.pt tiago.farias@ist.utl.pt jmandre@hidro1.ist.utl.pt Serviço Docente Distribuição do serviço docente Dist. S. Doc. A realizar AS 6.5 Teóricas 6 LE 2 PB 5,6 2.0 JMA 3.5 PB 2,3 + 2 TP 3.7 TF 4 PB 1,4 + 1ºTP 4.1 Total 16 15.9 Laboratórios: 40 grupos com uma duração média de 45 minutos por grupo em cada um dos dois TP= 60 horas Outros serviços a realizar: Problemas aulas, semanas Problemas avaliação Corr. Problemas AS - 4, 5, 6, 14 e 15 Turma PB 5 LE 2, 3 e 6 2 e 3 Turmas PB 6 JMA 4, 8, 10, 12 e 14 8, 10 e 12 Turmas PB 2 e 3 TF 5, 7, 9, 11, 13 e 15 7, 9, 11 e 13 Turmas PB 1 e 4 JMA Rever instalação e enunciado do 2º TP (até 26/2) TF Rever instalação e enunciado do 1º TP (até 26/2) Horas 24-Apr 1º teste 18-Apr Problemas TF 8 18-Apr Teoria AS 4 21-Apr Resolução JMA 2 24-Apr Enunciado e cópias AS 4 8-May Correcção teoria AS 10 Correcção prática TF 30 8-May AS 30 9-May Pauta AS 4 12-May Revisão de provas 1º Ex 2º teste 12-Jun Problemas JMA 8 12-Jun Teoria AS 4 16-Jun Resolução TF 2 1ºEX Enunciado e copias AS 4 10 dias + Correcção teoria AS 7 10 dias + Correcção prática JMA 20 TF 20 11 dias + Pauta AS 4 13 dias + Revisão de provas 1º Ex 1º Exame 12-Jun Problemas (1ª parte matéria) TF 6 12-Jun Teoria (1ª parte matéria) AS 2 16-Jun Resolução JMA 2 1ºEX Enunciado e copias AS 4 10 dias + Correcção teoria AS 7 10 dias + Correcção prática TF 20 " JMA 20 11 dias + Pauta AS 4 13 dias + Revisão de provas 2º Ex 2º Exame 12-Jun Problemas (1ª parte matéria) TF 6 12-Jun Problemas (2ª parte matéria) JMA 6 12-Jun Teoria AS 4 16-Jun Resolução AS 2 2º Ex Enunciado e copias AS 4 10 dias + Correcção teoria AS 10 Correcção prática LE 30 " JMA 30 11 dias + Pauta AS 4 13 dias + Revisão de provas Total de horas AS 112 TF 92 JMA 88 LE 30 Plan. Práticas Planeamento e distribuição das aulas de problemas (PB) Semana Matéria Problemas Resp. Prob. Aulas Resp. Prob. Avaliação 01 02/06 03/04/05 1 Não há 29-Feb 27-Feb 28-Feb 2 Eq. Bernoulli generalizada e perdas de carga LE LE 7-Mar 5-Mar 6-Mar 3 Eq. Bernoulli generalizada e perdas de carga LE LE 14-Mar 12-Mar 13-Mar 4 Escoamentos turbulentos em tubos FF: 7.21, 7.22, 7.23, 7.28 ou 7.31 JMA AS 28-Mar 19-Mar 27-Mar 5 Camada limite turbulenta FF: 8.12, 8.13, 8.15, 8.16, P 2 Rep 1º T 2003 TF AS 4-Apr 2-Apr 3-Apr 6 Escoamentos exteriores White: 7.53, 7.59, 7.64, 7.115, 7.116 LE AS 11-Apr 9-Apr 10-Apr 7 Escoamentos não-estacionários e golpe Aríete TF TF 18-Apr 16-Apr 17-Apr 8 Velocidade do som e equação de energia JMA JMA Substituição 23-Apr 24-Apr 9 Escoamentos isentrópicos e ondas de choque TF TF 2-May 30-Apr Substituição 10 Tubeiras com e sem ondas de choque JMA JMA 9-May 7-May 8-May 11 Escoamento com atrito em tubos TF TF 16-May 14-May 15-May 12 Análise dimensional e modelos reduzidos E4, E5, E6, E20 b1,c,d JMA JMA 23-May 21-May Substituição 13 An. Dim., D. Cordier, influência de Re E20 a, b2 e E32 TF TF 30-May 28-May 29-May 14 Cavitação E8 e E31 JMA AS 6-Jun 4-Jun 5-Jun 15 Eq. Euler. Triângulos de velocidade. E16 e Cálculo Compressor TF AS 11-Jun 11-Apr 12-Jun Laboratórios Os trabalhos práticos são feitos turma a turma, pelo docente respectivo, dentro do horário previsto. Haverá pelo menos uma aula de dúvidas para cada laboratório no horário de laboratório para apoiar os alunos que realizam o trabalho prático. A presença do Os alunos com aprovação no TP do ano anterior não o realizam este ano. Trabalho Prático de Aerodinâmica de Corpos Não-Fuselados Realizaçao: 13 a 24 de Março nos horários de laboratório de cada turma pelo respectivo docente Aula de dúvidas: semana de 27 a 31 de Março na aula de laboratório de cada sala (pedir sala) Entrega do relatório: uma semana após a aula de dúvidas Trabalho Prático de Turbomáquinas Semana Realizaçao: 10 a 28 de Abril nos horários de laboratório de cada turma pelo respectivo docente Turma 1 2 3 4 5 11 12 13 14 3301 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec Aula de dúvidas: semana de 1 a 5 de Maio na aula de laboratório de cada turma (pedir sala) 3302 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec Aula de dúvidas: semana de 1 a 5 de Maio na aula de laboratório de cada turma (pedir sala) 3303 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 3304 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec Entrega do relatório: uma semana após a aula de dúvidas 3305 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 3306 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec 31-Dec São fornecidos os resultados experimentais para duas velocidades de rotação uma baixa e outra alta medidas pelo JMA. 5-Mar 12-Mar 19-Mar 26-Mar 14-May 21-May 28-May 4-Jun Os alunos fazem o ensaio para uma terceira velocidade de rotação (intermédia) e apresentam o relatório para as três velocidades de rotação. Semana Matéria Problemas 3301 3302 3303/4 3305/6 1 2 Ensaio de corpos não-fuselados Demonstração pelo docente 9-Mar 6-Mar 5-Mar 8-Mar 3 Ensaio de corpos não-fuselados Execução pelo turno 1 16-Mar 13-Mar 12-Mar 15-Mar 4 Ensaio de corpos não-fuselados Execução pelo turno 2 23-Mar 20-Mar 19-Mar 22-Mar 5 Ensaio de corpos não-fuselados Execução pelo turno 3 30-Mar 27-Mar 26-Mar 29-Mar 6 7 8 9 10 Ensaio de bomba centrífuga Demonstração pelo docente 11-May 15-May 14-May 10-May 11 Ensaio de bomba centrífuga Execução pelo turno 1 18-May 22-May 21-May 17-May 12 Ensaio de bomba centrífuga Execução pelo turno 2 25-May 29-May 28-May 24-May 13 Ensaio de bomba centrífuga Execução pelo turno 3 1-Jun 5-Jun 4-Jun 31-May Avaliação a) Avaliação conhecimentos teóricos: a1) Problemas nas aulas práticas (contam 2 valores na nota final a1) Avaliação escrita. Cada aluno pode escolher entre testes (a11) ou exame final (a12) a11) 3 testes, um para cada capítulo nas datas Testes e Miniteste TP Esc. Turbulento, C. Limite e Esc. Exteriores 12 de Abril Escoamento potencial 12 de Maio Turbomáquinas 1ª época a12) Prova de exame escrito (todos os alunos têm acesso às duas épocas) a2) Avaliação oral para os alunos admitidos (média nos testes superiores a 9,5 ou prova de exame escrito com nota superior a 9,5) Os alunos admitidos sem notas inferiores a 7 nos testes a3) No caso de avaliação por exame escrito não serão dadas notas = ou > a 17 sem realização de prova oral. Consulta: Parte teórica - sem consulta (4 valores) Parte prática - consulta de elementos teóricos b) Avaliação de conhecimentos laboratoriais: 2 trabalhos práticos com minirelatório entregue no final da aula de laboratório cada contribui com 0, 0.5 ou 1 valor na nota final. Nota final: para quem faz TP: cotação da parte escrita da avaliação (testes ou exame - vale 18 valores) + notas dos trabalhos práticos para quem está dispensado do TP: 100% parte escrita (teste ou exame) para quem faz oral: média da nota da oral com a obtida na parte escrita. Conteúdo Teóricas Planeamento de MF II no ano lectivo de 2007/8 Aula Matéria 3301/2/3 3304/5/6 Doc Semana Matéria da Prática 1 Apresentação. Equação de Balanço de Energia Mecânica. Escoamentos em condutas: Região de entrada e zona de perfil desenvolvido; Experiência de Reynolds; Diagrama de Moody. 25-Feb 25-Feb AS 1ª 2 Escoamentos secundários e perdas de carga localizadas em condutas. Aplicações a escoamentos no interior em condutas. 27-Feb 27-Feb AS 3 Escoamentos laminares e turbulentos: introdução à turbulência (campos instantâneos e médios); ocorrência e características dos escoamentos turbulentos. Filmes sobre escoamentos turbulentos. Escoamentos turbulentos em tubos: distribuição da tensão de corte 3-Mar 3-Mar AS 2ª Problemas eq. Bernoulli generalizada e perdas de carga 4 Regiões do escoamento turbulento em tubos: tubos hidaulicamente lisos; lei da parede; resultados da lei da parede; tubos completamente rugosos; perfil de velocidades em tubos completamente rugosos. 5-Mar 5-Mar AS Lab (Demo) 5 Equações de Navier-Stokes para escoamento turbulento; tensões de Reynolds; modelos de turbulência 10-Mar 10-Mar AS 3ª Problemas eq. Bernoulli generalizada e perdas de carga 6 Revisões da Camada Limite Laminar: conceito de CL, Separação da CL, Parâmetros Integrais. 12-Mar 12-Mar AS 7 Transição laminar-turbulento. Lei da parede; Regiões da CL Turbulenta. 17-Mar 17-Mar AS 4ª Problemas sobre escoamento turbulento em tubos Lab 8 Equação de von Kármán, Resistência numa placa plana. Separação da CL turbulenta. 19-Mar 19-Mar AS 9 Escoamento em torno de um cilindro; Escoamento em torno de corpos não-fuselados; Coeficientes de pressão e de resistência; Resistência de forma e de atrito; 31-Mar 31-Mar AS 5ª Problemas sobre CL turbulenta 10 Escoamento em torno de um perfil alar; Sustentação e resistência e respectivos coeficientes; Perda; Influência no. de Reynolds. 2-Apr 2-Apr AS Lab 11 Introdução ao escoamento não-estacionário em condutas. Escoamentos quasi-estacioário e não-estacionário; estabelecimento de regime permanente. 7-Apr 7-Apr AS 6ª Problemas sobre escoamentos exteriores 12 Velocidade das ondas de pressão. Golpe de Aríete: fecho rápido e fecho lento. Tanques de compensação 9-Apr 9-Apr AS 13 Introdução ao escoamento compressível. Revisões de Termodinâmica. Velocidade do som. Número de Mach 14-Apr 14-Apr AS 7ª Problemas sobre escoamento não-estacionário e golpe de Aríete Lab (atrasados) 14 Equação integral de energia. Entalpia de estagnação adiabática. Temperatura de estagnação adiabática. Escoamento com transferência de energia. 16-Apr 16-Apr AS 15 Escoamento isentrópico com variação de área. Ondas de choque. 21-Apr 21-Apr AS 8ª Problemas sobre velocidade do som e equação da energia 16 Escoamento em tubeiras convergentes e convergentes-divergentes. 23-Apr 23-Apr AS 1º teste 24-Apr 17 continuação. 28-Apr 28-Apr AS 9ª Problemas sobre escoamento isentrópico e onda de choque 18 Escoamento compressível adiabático em condutas de secção constante. Linhas de Fanno. 30-Apr 30-Apr AS 19 continuação. 5-May 5-May AS 10ª Problemas sobre turbeiras com e sem ondas de choque 20 Escoamento compressível isotérmico em condutas de secção constante. 7-May 7-May AS 21 Tipos de turbomáquinas. Trocas de energia e rendimentos. 12-May 12-May AS 11ª Problemas sobre escoamento com atrito em condutas 22 Aplicação da análise dimensional. Curvas características de funcionamento. 14-May 14-May AS 23 Curva duma instalação. Instalação de turbomáquinas: pontos de funcionamento. 19-May 19-May AS 12ª An. Dimensional e modelos red. 24 Velocidade específica e geometria da máquina. Modelos reduzidos. Máquinas de geometria variável. Influência do número de Reynolds. 21-May 21-May AS 25 Cavitação. 26-May 26-May AS 13ª An. Dim., D. Cordier, influência de Re 26 Associação de instalações em série e paralelo. Análise dimensional em escoamento compressível. 28-May 28-May AS 27 Triângulos de velocidade. Equações de Euler e de Bernoulli num rotor. 2-Jun 2-Jun AS 14ª Cavitação 28 Estudo do escoamento em turbomáquinas radiais (bombas, ventiladores e compressores). 4-Jun 4-Jun AS 15ª Eq. Euler. Triângulos de velocidade. 2º teste 1ª data de exame Práticas An. Dimensional e modelos red. 7-May 2º teste 12-Apr An. Dim., D. Cordier, influência de Re 14-May Lab (demo) 14-May Cavitação 21-May Lab 21-May Eq. Euler. Triângulos de velocidade. 28-May Lab 28-May Revisões 4-Jun Lab (atrasados) 4-Jun * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Problema Caudal: Q = 0,5 m3/s Perda de carga: h1-2 =h3-4 =5 m Material: aço comercial Elevações: y1=20 m ; y2=40 m Área A4=0,04 m2 Rendimento da bomba: = 0,75 Quais a altura de elevação da bomba (H), a potência ao veio da bomba, a potência dissipada na instalação, a dissipada na bomba e a acumulada no reservatório? * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Energia (I) Equação da energia para sistemas abertos: Positivos se recebidos pelo sistema * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Energia (II) Potência mecânica realizada: forças mássicas (peso) forças de pressão e tensão de corte nas superfícies onde a velocidade do fluido não é nula: secções de entrada e saída superfícies móveis – pistões, pás rotativas, etc.) Equação da energia para sistemas abertos: alteração da energia potencial * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Energia (III) Potência mecânica realizada: forças mássicas (peso) forças de pressão e tensão de corte nas superfícies onde a velocidade do fluido não é nula: secções de entrada e saída superfícies móveis – pistões, pás rotativas, etc.) Equação da energia para sistemas abertos: alteração da energia potencial * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Energia: escoamentos unidimensionais Equação da energia para sistemas abertos: Escoamentos unidimensionais: constante em cada secção do escoamento Equação para escoamentos unidimensionais: * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Energia: escoamentos incompressíveis Equação da energia para escoamentos incompressíveis: Escoamentos incompressíveis: Não há trocas entre energia interna u e energia mecânica, excepto por dissipação de energia mecânica por atrito interno * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Energia: aplicação a condutas Aplicação a condutas: 1 entrada; 1 saída Velocidade constante em cada secção transversal VC fixo e indeformável Equação da energia para escoamentos unidimensionais incompressíveis: * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Bernoulli generalizada Equação da energia para escoamentos unidimensionais incompressíveis em condutas: Equação escrita por unidade de massa de fluido circulante na conduta * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Bernoulli generalizada Equação da energia para escoamentos unidimensionais incompressíveis em condutas: Equação escrita por unidade de peso de fluido circulante na conduta Altura manométrica total na secção de saída Altura manométrica total na secção de entrada Energia recebida por unidade de peso Energia dissipada por unidade de peso * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Equação de Bernoulli generalizada Equação da energia para escoamentos unidimensionais incompressíveis em condutas: Equação escrita por unidade de volume de fluido circulante na conduta * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Exemplo Caudal: Q = 0,5 m3/s Perda de carga: h1-2 =h3-4 =5 m Material: aço comercial Elevações: y1=20 m ; y2=40 m Área A4=0,04 m2 Rendimento da bomba: = 0,75 Quais a altura de elevação da bomba (H), a potência ao veio da bomba, a potência dissipada na instalação, a dissipada na bomba e a acumulada no reservatório? * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Exemplo (resolução) Eq. Bernoulli generalizada: Eq. hidrostática entre 4 e 5: * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Exemplo (resolução - II) V4=12,5 m/s * Prof. António Sarmento MFII – DEM/IST 1 Exemplo (resolução - III) Potência mecânica fornecida ao fluido: Potência mecânica ao veio: Potência mecânica dissipada na conduta: Potência mecânica dissipada na bomba: Potência mecânica acumulada no reservatório:
Compartilhar