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Em tubo fino e hidraulicamente liso, com 7 mm de diâmetro e 3,3 m de comprimento, a água (ν=10-6 m² s-1 a 20°C) escoa com velocidade de 2,2 m s-1. Qual será as perdas de carga contínua e unitária?

a. hf = 1,8 m e J = 0,6 m m-1
b. hf = 4,2 m e J = 1,9 m m-1
c. hf = 5,1 m e J = 2,3 m m-1
d. hf = 3,3 m e J = 1 m m-1
e. hf = 4,7 m e J = 1 m m-1
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Desafios Para o Conhecimento

há 2 anos

Respostas

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ano passado

Para calcular as perdas de carga contínua (hf) e a perda de carga unitária (J) em um tubo, podemos usar a fórmula de Darcy-Weisbach: \[ hf = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{v^2}{2g} \] onde: - \( hf \) é a perda de carga (m), - \( f \) é o fator de atrito, - \( L \) é o comprimento do tubo (m), - \( D \) é o diâmetro do tubo (m), - \( v \) é a velocidade do fluido (m/s), - \( g \) é a aceleração da gravidade (aproximadamente 9,81 m/s²). Primeiro, precisamos calcular o fator de atrito (f) para um tubo liso. Para tubos lisos, podemos usar a fórmula de Blasius para fluxo laminar: \[ f = \frac{0,079}{Re^{0,25}} \] onde \( Re \) é o número de Reynolds, que pode ser calculado como: \[ Re = \frac{D \cdot v}{\nu} \] Substituindo os valores: - \( D = 0,007 \) m (7 mm), - \( v = 2,2 \) m/s, - \( \nu = 10^{-6} \) m²/s. Calculando o número de Reynolds: \[ Re = \frac{0,007 \cdot 2,2}{10^{-6}} = 15400 \] Agora, calculamos o fator de atrito: \[ f = \frac{0,079}{15400^{0,25}} \approx 0,018 \] Agora, substituímos os valores na fórmula de perda de carga: \[ hf = 0,018 \cdot \frac{3,3}{0,007} \cdot \frac{(2,2)^2}{2 \cdot 9,81} \] Calculando: 1. \( \frac{3,3}{0,007} \approx 471,43 \) 2. \( \frac{(2,2)^2}{2 \cdot 9,81} \approx 0,245 \) Portanto: \[ hf \approx 0,018 \cdot 471,43 \cdot 0,245 \approx 2,01 \, m \] Agora, para a perda de carga unitária (J): \[ J = \frac{hf}{L} = \frac{2,01}{3,3} \approx 0,61 \, m/m \] Analisando as alternativas: a. hf = 1,8 m e J = 0,6 m/m b. hf = 4,2 m e J = 1,9 m/m c. hf = 5,1 m e J = 2,3 m/m d. hf = 3,3 m e J = 1 m/m e. hf = 4,7 m e J = 1 m/m A alternativa que mais se aproxima dos nossos cálculos é a) hf = 1,8 m e J = 0,6 m/m. Portanto, a resposta correta é a).

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há 2 anos

Para calcular as perdas de carga contínua e unitária, podemos utilizar a equação de Darcy-Weisbach: hf = f * (L/D) * (V²/2g) Onde: hf = perda de carga contínua f = fator de atrito L = comprimento do tubo D = diâmetro interno do tubo V = velocidade média da água g = aceleração da gravidade Para calcular o fator de atrito, podemos utilizar a equação de Colebrook-White: 1/√f = -2log((ε/D)/3,7 + 2,51/(Re√f)) Onde: ε = rugosidade absoluta do tubo Re = número de Reynolds Podemos calcular o número de Reynolds utilizando a equação: Re = (ρ * V * D) / μ Onde: ρ = densidade da água μ = viscosidade dinâmica da água Substituindo os valores dados na equação de Darcy-Weisbach, temos: hf = f * (L/D) * (V²/2g) hf = f * (3,3/0,007) * (2,2²/2*9,81) hf = 4,7 m Para calcular o fator de atrito, precisamos primeiro calcular o número de Reynolds: Re = (ρ * V * D) / μ Re = (1000 * 2,2 * 0,007) / 10^-6 Re = 1540000 Com o número de Reynolds, podemos utilizar a equação de Colebrook-White para calcular o fator de atrito. Como o tubo é hidraulicamente liso, podemos assumir que a rugosidade absoluta é zero: 1/√f = -2log((ε/D)/3,7 + 2,51/(Re√f)) 1/√f = -2log(2,51/(Re√f)) 1/√f = -2log(2,51/(1540000√f)) 1/√f = -2log(0,00000163) 1/√f = -2 * (-6,79) 1/√f = 3,395 √f = 1/3,395 f = 0,088 Substituindo o valor do fator de atrito na equação de Darcy-Weisbach, temos: hf = f * (L/D) * (V²/2g) hf = 0,088 * (3,3/0,007) * (2,2²/2*9,81) hf = 1,0 m Portanto, a alternativa correta é a letra D) hf = 3,3 m e J = 1 m m-1.

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