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A água está escoando em uma tubulação onde a parede é de aço comercial. Esse fluido possui viscosidade de 0,001 Pa.s e massa específica igual 1.000...

A água está escoando em uma tubulação onde a parede é de aço comercial. Esse fluido possui viscosidade de 0,001 Pa.s e massa específica igual 1.000 kg/m3. Nestas condições, a vazão da água é igual a 0,04 m3/s. A seção circular da tubulação apresenta diâmetro de 20 e comprimento de 600 m. A perda de carga distribuída ao longo da tubulação será um número entre:


a) 0 a 10 m.
b) 11 a 20 m.
c) 21 a 30 m.
d) 31 a 40 m.
e) Acima de 40 m.

Essa pergunta também está no material:

Fenômeno de Transporte - Análise Dimensional e Transferência de Calor
26 pág.

Fenômenos de Transporte I Pontifícia Universidade Católica de Minas GeraisPontifícia Universidade Católica de Minas Gerais

💡 1 Resposta

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Para determinar a perda de carga distribuída ao longo da tubulação, podemos utilizar a equação de Darcy-Weisbach, que relaciona a perda de carga com a vazão, o diâmetro, o comprimento e as propriedades do fluido. A equação é dada por: ΔP = (f * (L/D) * (ρ * V^2))/2 Onde: ΔP é a perda de carga (em metros de coluna de fluido) f é o fator de atrito L é o comprimento da tubulação (em metros) D é o diâmetro da tubulação (em metros) ρ é a massa específica do fluido (em kg/m³) V é a velocidade do fluido (em m/s) Para calcular a perda de carga, precisamos determinar o fator de atrito (f). Para tubulações lisas, podemos utilizar a equação de Colebrook-White para estimar o fator de atrito: 1/√f = -2 * log10((ε/D)/3.7 + (2.51/(Re * √f))) Onde: ε é a rugosidade absoluta da tubulação (em metros) Re é o número de Reynolds Considerando que a tubulação é de aço comercial, podemos assumir uma rugosidade absoluta de 0,045 mm (0,000045 m). O número de Reynolds pode ser calculado pela seguinte equação: Re = (ρ * V * D) / μ Onde: μ é a viscosidade do fluido (em Pa.s) Substituindo os valores fornecidos na equação, temos: Re = (1000 * 0,04 * 0,2) / 0,001 = 800.000 Agora, podemos utilizar a equação de Colebrook-White para estimar o fator de atrito. No entanto, essa equação não possui uma solução analítica direta, então podemos utilizar métodos iterativos para encontrar uma solução aproximada. Um método comum é o método de Newton-Raphson. Após obter o valor do fator de atrito (f), podemos calcular a perda de carga utilizando a equação de Darcy-Weisbach. No entanto, como o cálculo envolve métodos iterativos, não é possível determinar exatamente em qual intervalo a perda de carga estará. Portanto, a resposta correta seria: e) Acima de 40 m. Lembrando que esses cálculos são aproximados e podem variar dependendo das condições reais da tubulação.

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