Lista de Exerccio 01

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
MEC 1702 – MECÂNICA DOS FLUIDOS II 
SEMESTRE 2019.1 
 
LISTA DE EXERCÍCIO 01 
 
Prof. Dr. Kleiber Lima de Bessa 
Jonhattan Ferreira Rangel 
Willyam Brito de Almeida Santos 
João Vinícius Moreira de Souza 
Lucas Cavalcante Grangeiro 
 
01 – (FOX et al, 2014) (Q. 2.59) Um viscosímetro de cilindros concêntricos pode ser 
obtido pela rotação do membro interno de um par de cilindros encaixados. A folga 
anular entre os cilindros deve ser muito pequena de modo a desenvolver um perfil 
de velocidade linear na amostra líquida que preenche a folga. Um viscosímetro 
tem um cilindro interno de 75 mm de diâmetro e altura de 150 mm, com uma 
folga anular de 0,02 mm. Um torque de 0,021 Nm é requerido para manter o 
cilindro girando a 100 rpm. Determine a viscosidade do líquido que preenche a 
folga do viscosímetro. 
 
 
02 – (FOX et al, 2014) (Q. 6.48) A água escoa em regime permanente para cima no 
interior do tubo vertical de 0,1 m de diâmetro e é descarregada para a atmosfera 
através do bocal que tem 0,05 m de diâmetro. A velocidade média do escoamento 
na saída do bocal deve ser de 20 m/s. Calcule a pressão manométrica mínima 
requeria na seção (1). Se o equipamento fosse invertido verticalmente, qual seria a 
pressão mínima requerida na seção (1) para manter a velocidade na saída do bocal 
em 20 m/s? 
 
 
03 – (FOX et al, 2014) (Q. 6.54) A vazão de água através do sifão é 5 L/s, a temperatura 
é de 20 °C e o diâmetro do tubo é de 25 mm. Considerando o escoamento sem 
atrito, calcule a máxima altura permitida, h, de modo que a pressão no ponto (A) 
fique acima da pressão de vapor da água. 
 
 
04 – (FOX et al, 2014) (Q. 6.56) Água escoa de um tanque muito grande através de um 
tubo de 5 cm de diâmetro. O líquido escuro no manômetro é mercúrio. 
Considerando o escoamento sem atrito, estime a velocidade no tubo e a vazão de 
descarga. 
 
 
05 – (MUNSON, et al, 2004) (Q. 8.72 e 8.73) A mangueira mostrada na figura abaixo, 
têm diâmetro de 12,7 mm, a mesma suporta, sem romper, uma pressão de 13,8 bar. 
Determine o comprimento máximo permitido, l, sabendo que o fator de atrito é 
igual a 0,022 quando a vazão é 2,83x10-4 m³/s. O Sistema irá colapsar se a pressão 
interna a montante à bomba for 69 kPa menor do que a pressão atmosférica. 
Determine o comprimento máximo permitido, para L, sabendo que a vazão é de 
2,83x10-4 m³/s e que o fator de atrito vale 0,015. Despreze as perdas de cargas 
singulares. 
 
 
06 – (MUNSON, et al, 2004) (Q. 8.72) Água a 4 °C é bombeada de um lago do modo 
indicado na Fig. P8.72. Qual é a vazão máxima na bomba sem a ocorrência de 
cavitação? 
 
 
07 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 4.6) Dado os dispositivos da figura abaixo, calcular a 
vazão do escoamento da água no conduto. 
Dados: γH2O = 104 N/m3; γm = 6x104 N/m3; P2 = 20 kPa; A = 10-2 m2; g = 10 m/s2. Desprezar as 
perdas e considerar o diagrama de velocidade uniforme. 
 
 
08 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 4.8) No conduto da figura, o fluido é considerado ideal, 
considere um escoamento sem atrito. Determine: 
a) A vazão em peso; 
b) A altura h1 no manômetro; 
c) O diâmetro da seção (2) 
d) Desenhe as linhas de energia e piezométrica do sistema. 
Dados: H1 = 16 m; P1 = 52 kPa; γ = 104 N/m3; D1 = D3 = 10 cm. Determine: 
 
 
 
09 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 4.14) Na instalação da figura, a carga total na seção (2) é 
12 m. Nessa seção, existe um piezômetro que indica 5 m. Determinar: 
a) A vazão; 
b) A pressão em (1); 
c) A perda de carga ao longo de toda a tubulação; 
d) A potência que o fluido recebe da bomba. 
Dados: γH2O = 104 N/m3; γHg = 1,36 x 105 N/m3; h = 1 m; D1 = 6 cm; D2 = 5 cm; ηB = 0,8. 
 
 
10 – (BRUNETTI, 2008) (Exemplo Cap. 7) Calcular a vazão de água num conduto de 
ferro fundido, sendo dados D = 10 cm; ν = 0,7E-6 m2/s e sabendo-se que dois 
manômetros instalados a uma distância de 10 m indicam, respectivamente, 0,15 
MPa e 0,145 Mpa (γH2O = 104 N/m3). 
 
 
11 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 7.3) No sistema esquematizado, conhece-se Q = 16 L/s e 
sabe-se que o sentido do escoamento é de (0) para (8). Com os dados da figura, 
determinar: 
a) A energia por unidade de peso trocada entre a máquina e o fluido e o tipo de 
máquina; 
b) O coeficiente de perda de carga distribuída. 
Dados: γH2O = 104 N/m3; γHg = 1,36 x 105 N/m3; D = 10 cm; kS1 = kS7 = 10; kS6 = 2; kS3 = kS4 = kS5 
= 1,5; kS2 = 3,5. 
 
 
12 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 7.18) Na instalação da figura, determinar a potência da 
bomba necessária para produzir uma vazão de 10 L/s, supondo seu rendimento de 
70%. 
Dados: Drec = 2,5’’ (6,25 cm); Dsuc = 4’’(10 cm); aço; ν = 10-6 m2/s; γ = 104 N/m3; Leq1 = 20 m; 
Leq2 = 2 m; Leq6 = Leq7 = 1 m; ks5 = 10; ks8 = 1. 
 
 
13 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 7.16) Um conduto de ferro fundido de 1000 m de 
comprimento e 10 cm de diâmetro liga dois reservatórios em níveis constantes, e 
foi projetada para uma vazão de 20 L/s de água. Colocada em funcionamento a 
instalação, verificou-se que a vazão que circulava era igual à metade da prevista, 
em virtude de uma obstrução do escoamento por material esquecida no interior da 
tubulação. Qual é a perda de carga singular introduzida pela obstrução? 
Dados: γH2O = 104 N/m3; µ = 10-3 Ns/m². 
 
14 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 7.21) Na instalação da figura, o sistema que interliga os 
reservatórios A e B é constituído por uma tubulação de diâmetro constante (D = 
0,1 m), comprimento total L = 100 m e pela máquina M. Admitindo-se 
desprezíveis as perdas de carga localizadas na tubulação e sendo conhecidos os 
trechos da LP e LE, pede-se: 
a) A vazão em escoamento; 
b) O tipo de máquina M; 
c) A potência da máquina, sabendo que sua eficiência é de 75%. 
d) A cota z da LP na seção indicada na figura. 
Dados: ν =10-6 m2/s; γ = 104 N/m3 tubos de ferro fundido: e = 2,5x10-4 m. 
 
 
15 – (BRUNETTI, 2008) (Q. 7.22) Na instalação da figura, a bomba B recalca uma 
vazão Q e a LE para tal vazão tem a configuração indicada. A tubulação tem 
diâmetro constante D = 25 mm e o coeficiente de perda de carga de f = 0,025. 
Sabendo que o manômetro diferencial conectado na válvula V da forma indicada 
causa um desnível de h = 1 m e que g = 10 m/s2, γH2O = 104 N/m3; γHg = 1,36 x 105 
N/m3, determinar: 
a) A vazão Q; 
b) A potência da bomba, supondo um rendimento de 59%. 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 
FOX, Robert W., McDonald, Alan T. e Pritchard, Philip J., Introdução à Mecânica dos 
Fluidos / 8 ed., Rio de Janeiro: LTC, 2014. 
 
ÇENGEL, Yunus A. e Cimbala, John M., Mecânica dos fluidos: fundamentos e 
aplicações / 3 ed., Porto Alegre: AMGH, 2015. 
 
MUNSON, Bruce R., YOUNG, Donald F., OKIISHI, Theodore H., Fundamentos da 
Mecânica dos Fluidos / 4 ed., São Paulo: Edgard Blucher, 2004. 
 
BRUNETTI, Franco, Mecânica dos Fluidos / 2 ed., São Paulo: Pearson Prentice Hall, 
2008.