FENTRANSP_Lista9

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
EMC 5425 - Fenômenos de Transporte Prof: Emilio E. Paladino 
 
 
Lista de Exercícios No 9 – Escoamento Interno. 
Questão 1 
Para um escoamento plenamente desenvolvido de água ( = 1e-3 Pa s;  = 998 kg/m3 ) em uma 
tubulação de seção circular de 5 cm de diâmetro, calcule a vazão a partir da qual, o escoamento pode 
ser considerado completamente turbulento. 
 
Questão 2 
Mostre que, para o escoamento laminar, plenamente desenvolvido em um duto com diâmetro D, 
comprimento L e velocidade media U, de um fluido com viscosidade  e densidade , o fator de atrito 
é dado por: 
2
64
, Re
Re
2
p UD
f
U L
D

 

= = =onde . Dados: 
2
( ) 2 1
r
u r U
R
  
= −     
. 
Dica: faça um balanço gçobaç de forças, considerando que, para a condição de escoamento plenamente 
desenvolvido, não há variação da QM, assim, as forças de pressão de equipararão com o atrito. Depois 
calcule a tensão na parede através da do perfil de velocidade dado e relaciona os parâmetros. 
 
Questão 3 
a) Determine a altura de uma caixa da água, em 
relação à saída do duto, tal que a vazão seja de 
0,025m3/s no sistema mostrado na figura abaixo 
b) Se substituirmos a caixa por uma bomba 
localizada no primeiro cotovelo, qual seria a 
pressão na saída bomba necessária para obter a 
mesma vazão? Determine, neste caso, a potencia 
absorvida pela bomba. 
Obs.:Utilize o diagrama de Moody para a determinação 
do fator de atrito. 
 
Questão 4 
Determine a potencia do ventilador para obter uma velocidade de 4 m/s na saída do sistema de 
ventilação (o fluido é ar ( = 1e-4 Pa s;  = 1,2 kg/m3)). (Obtenha os coeficientes de perda de carga 
localizada e distribuída nas bibliografias sugeridas no programa da disciplina). Utilize o conceito de 
diâmetro hidráulico para o calculo das perdas de carga. Atenção para a correlação utilizada, em 
função do regime de escoamento. 
D = 0,3m
D=0,1m
8 m
4 m
4 m/s0,5 m
 
A potencia pode ser calculada como: V
p
W m


= . 
 
 
 
E-1
P-7
H = ?
K=0,15
Le/D=20
Le/D=8 Le/D=20
V-1
P-5
D = 0,1 m
L=10 m
L=5 m
P-1
P-3
Bomba
p = ?
 2/3 
 
Questão 5 
Um trecho de um sistema de aquecimento residencial consiste em um duto de 1m de comprimento onde é 
realizado o aquecimento do ar por meio de uma resistência elétrica, um ventilador, utilizado para vencer a perda 
de carga no sistema em um trecho de tubulação de 5m, isolado termicamente, que transporta o ar até o sistema 
de distribuição. A vazão de ar requerida é de 0,4 m3/s Considerando que o ventilador toma ar a pressão de 1 bar 
e Temperatura 15oC que a descarga é também a p de 1 bar, que a potencia entregue na resistência é de 1000W 
(=q" x área perimetral) e que a densidade do ar é constante (1,2kg/m3), calcule: 
a) A potência consumida pelo ventilador 
b) A pressão e temperatura na saída do trecho de aquecimento 
c) A pressão e temperatura na saída do trecho de transporte 
Seção de 
20cmx20cm
1 m 10 m
q"
 
 
 
 
 
Questão 6 
Um secador de cabelo pode ser idealizado como um 
duto circular através do qual um pequeno ventilador 
sopra ar ambiente e dentro do qual o ar é aquecido ao 
escoar sobre uma resistência elétrica em forma 
helicoidal. 
a) Se o secador é projetado para funcionar com um 
consumo de energia de Pe = 500 W e aquecer o 
ar a partir de uma temperatura ambiente de Tent 
= 20 ° C até um temperatura de descarga de Tsai = 45 ° C, em que vazão volumétrica deve 
operar o ventilador? A perda de calor da carcaça para o ar ambiente e para a vizinhança pode 
ser desprezada. Se o duto tem um diâmetro de D = 70 mm, qual é a velocidade do ar na 
saída? O calor específico e a densidade do ar podem ser aproximados como  = 1,10 kg/m3 
e Cp = 1007 J / kg K, respectivamente. 
b) Considere um comprimento do duto secador L = 150 mm e uma emissividade da sua 
superfície e = 0,8. Se o coeficiente de transferência de calor por convecção natural do 
revestimento para o ar ambiente é h = 4 W/m2 K e a temperatura do ar e do ambiente é Tamb 
= 20 ° C, confirmar que a perda de calor do revestimento externo pára o ar ambiente é de 
fato, desprezível. A temperatura média da superfície do revestimento externo pode ser 
considerada igual a Ts = 40 ° C.