AP1 Elementos de Fenomenos de Transporte

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AP1: ELEMENTOS DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE: 19/09/2019
BALANÇO DE MASSA:
Um reservatório de álcool é cheio com álcool transferido de um outro reservatório de álcool, como mostra a figura 1. Deseja-se saber qual o tempo de enchimento do reservatório de álcool. Dados: Densidade do álcool (a ) = . Vazão de entrada de álcool . Vazão de saída de álcool = . Nível inicial de álcool no tanque = . Nível final de álcool no tanque = . Área do reservatório= .
BALANÇO DE ENERGIA:
Água contida em um reservatório elevado (fechado), de grandes dimensões, alimenta por gravidade a linha de engarrafamento, em uma fábrica de água mineral gasosa, conforme mostra a figura 2 abaixo. O reservatório é pressurizado e o manômetro no topo indica uma pressão de , que já corresponde ao gradiente de pressão a ser adotado no balanço de energia. O diâmetro da tubulação de descarga é de . Considerando a água um fluido ideal, determine:
A velocidade da água mineral na saída da tubulação de descarga;
O número de garrafões de 20 litros que podem ser cheios por hora;
A velocidade estimada da esteira, considerando apenas o tempo gasto para encher o garrafão, sabendo-se que a distância média entre os recipientes é de , aproximadamente.
o volume total de gasto para gaseificar o total de água contida nos garrafões, por hora. Considere o modelo de gás ideal na pressão de e temperatura de , condições ideais para a gaseificação da água.
PRINCÍPIOS DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
Uma placa de gelo com de espessura e em cada lado é colocada em uma superfície bem isolada (fig3). Na superfície superior, a placa está exposta ao ar ambiente em um local onde a temperatura é e o coeficiente de convecção de calor . Desprezando a transferência de calor pelas laterais da placa e supondo que a mistura gelo-água permanece a , calcule o tempo necessário para a fusão completa da placa de gelo. A densidade e o calor latente de fusão do gelo são e , respectivamente.
No processo de bombeamento centrifugo, figura 4, os termos de energia utilizados no balanço térmico para o dimensionamento da potência de bomba são:
Figura 4. Transporte de líquido entre dois tanques com variação de diâmetro nas tubulações
Trabalho, variação da energia cinética, variação da energia potencial e variação de pressão;
Calor, trabalho, variação da energia potencial e cinética;
Trabalho, variação da energia potencial, variação de pressão e variação de energia interna;
Trabalho, variação da energia cinética, variação da energia potencial e variação de energia interna.
Uma bomba de água é movida por um motor elétrico de , de eficiência , figura 5. A vazão é de 40 litros por segundo. O diâmetro da tubulação é constante, a diferença das cotas entre os pontos (1) e (2) é desprezível e a perda de carga entre esses pontos corresponde a 5 m. As pressões manométricas na entrada e na saída são, respectivamente, e .
Considerando a densidade da água e a aceleração da gravidade , conclui-se que a eficiência da bomba é de: