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Exercício 2.34: Um óleo viscoso escoa no interior de um tubo, conforme esquema representado abaixo. O tubo longo, redondo, na vertical, apresenta r...

Exercício 2.34: Um óleo viscoso escoa no interior de um tubo, conforme esquema representado abaixo. O tubo longo, redondo, na vertical, apresenta raio Ro. O escoamento ocorre no interior do tubo, no sentido contrário ao eixo z, em que Po > PL, como mostrado na figura. Para fins de modelagem das equações dos perfis de tensão e de velocidade, considere que o fluido é newtoniano, incompressível, com escoamento totalmente desenvolvido e laminar, em regime permanente. O fluido viscoso sofre ação da gravidade e da força de pressão e é retardado por forças viscosas entre as paredes e a camada adjacente de fluido e que se propagam, de camada em camada, por todo o fluido em escoamento, devido à sua viscosidade. Por causa desse conjunto de circunstâncias, a velocidade do fluido junto ao tubo de raio Ro, é nula, crescendo gradualmente na direção radial, até que, no centro do tubo, a velocidade do fluido é máxima. a) A partir das hipóteses descritas no enunciado, e da equação do balanço de quantidade de movimento que resulta na equação diferencial descrita abaixo, determine o perfil de tensão. 1????????(????. ????????????)????????=∆????????+????????
a) Determine o perfil de tensão.
b) Determine o perfil de velocidade.

Essa pergunta também está no material:

Apostila FT exercícios
18 pág.

Fenômenos de Transporte I Universidade de Ribeirão PretoUniversidade de Ribeirão Preto

💡 1 Resposta

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a) Para determinar o perfil de tensão, é necessário resolver a equação diferencial do balanço de quantidade de movimento, que é dada por: dP/dz = -2μ(dv/dr) Onde P é a pressão, z é a coordenada axial, μ é a viscosidade dinâmica e v é a velocidade radial. Integrando essa equação, temos: P = -2μ(v/R) + C Onde C é uma constante de integração. Como a velocidade é nula na parede do tubo (r = R), temos que C = 2μ(vmax/R). Substituindo C na equação acima, temos: P = 2μvmax(1 - r^2/R^2) Esse é o perfil de tensão para o escoamento laminar de um fluido newtoniano incompressível em um tubo longo, redondo, na vertical. b) Para determinar o perfil de velocidade, é necessário utilizar a equação de conservação da massa, que é dada por: d/dz(rhoAv) = 0 Onde rho é a densidade do fluido e A é a área da seção transversal do tubo. Integrando essa equação, temos: v = (vmax/2)(1 - r^2/R^2) Esse é o perfil de velocidade para o escoamento laminar de um fluido newtoniano incompressível em um tubo longo, redondo, na vertical.

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