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lista massa e movimento, Exercícios de Mecânica dos fluidos

Lista com questões sobre equações do movimento e conservação da massa.

Tipologia: Exercícios

2020

Compartilhado em 10/07/2020

raimundo-adson
raimundo-adson 🇧🇷

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE
PROF.: LUIZ MÁRIO NELSON DE GÓIS
LISTA DE EXERCÍCIOS
(Fox 4.20/26)
1)Ar nas condições padrão é admitido em um compressor a uma taxa de 20 m3/min. O
ar deixa o compressor a 800kPa (absoluta) e 60oC. Se a velocidade na linha de saída
deve ser limitada em 20 m/s, calcule o diâmetro necessário para a linha. D=55,6mm
Fox 4.21/27
2)No escoamento incompressível através do dispositivo mostrado na figura 4.14 (Fox
2a ed)., as velocidades podem ser consideradas uniformes ao longo das seções de
entrada e de saída. Se o fluido em escoamento é a água, determine uma expressão
para a vazão mássica na seção 3. As seguintes condições são conhecidas.
A1=0,1 m2 A2=0,2 m2 A3= 0,15 m2 V1= 5 m/s V2= 10 + 5cos(4t) m/s
Resp:
).4cos(10002500
3
tm
Fox 4.22
3)Supõe-se que a água que flui em um tubo circular tenha uma distribuição de
velocidades linearmente variável, conforme mostrado na figura 4.15 (Fox 2a ed.).
Determine a velocidade média do escoamento na saída, em termos de Vmax ?
Resp: Vmax/3
Fox 4.23/33
4)Água flui em regime permanente através de um tubo de comprimento L e raio R=3
in (fig. 4.16 Fox 2a ed.). Calcule o valor da velocidade uniforme de entrada, U, se a
distribuição de velocidades na saída é dada por Resp 5,0ft/s
pf3
pf4
pf5

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DISCIPLINA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE

PROF.: LUIZ MÁRIO NELSON DE GÓIS

LISTA DE EXERCÍCIOS

(Fox 4.20/26) 1)Ar nas condições padrão é admitido em um compressor a uma taxa de 20 m^3 /min. O ar deixa o compressor a 800kPa (absoluta) e 60oC. Se a velocidade na linha de saída deve ser limitada em 20 m/s, calcule o diâmetro necessário para a linha. D=55,6mm Fox 4.21/ 2)No escoamento incompressível através do dispositivo mostrado na figura 4.14 (Fox 2 a^ ed)., as velocidades podem ser consideradas uniformes ao longo das seções de entrada e de saída. Se o fluido em escoamento é a água, determine uma expressão para a vazão mássica na seção 3. As seguintes condições são conhecidas. A 1 =0,1 m^2 A 2 =0,2 m^2 A 3 = 0,15 m^2 V 1 = 5 m/s V 2 = 10 + 5cos(4t) m/s Resp: m  3 ^2500 ^1000 cos(^4 . t ) Fox 4. 3)Supõe-se que a água que flui em um tubo circular tenha uma distribuição de velocidades linearmente variável, conforme mostrado na figura 4.15 (Fox 2a^ ed.). Determine a velocidade média do escoamento na saída, em termos de Vmax? Resp: Vmax/ Fox 4.23/ 4)Água flui em regime permanente através de um tubo de comprimento L e raio R= in (fig. 4.16 Fox 2a^ ed.). Calcule o valor da velocidade uniforme de entrada, U, se a distribuição de velocidades na saída é dada por Resp 5,0ft/s

Fox 4.24/ 5)Considere-se a água que entra em um tubo largo e plano de altura, 2h, com um velocidade uniforme de 5 m/s. Na saída do tubo, a distribuição de velocidades é dada por 2 max h y 1 U u         A coordenada,y, é medida a partir da linha central do tubo. Determine a velocidade de saída na linha central, Umax Resp 7,5 m/s Fox 4.25/

  1. Um tanque de 0,5 m^3 de volume contém ar comprimido.Quando uma válvula é aberta o ar escapa com uma velocidade de 300 m/s através de uma abertura de 13 mm^2 de área. A temperatura do ar que passa através da abertura é de –15oC e a pressão absoluta 350 kPa. Calcule a taxa de variação da massa específica do ar no tanque neste momento. Resp. -0,369 kg/m^3 s Fox 4.26/
  2. Considere-se o ar que entra em um tanque através de uma área de 0,2 ft^2 com uma velocidade de 15 ft/s. Na saída a massa específica.é igual 0,02 slug/ft^3 a velocidade é de 5 ft/s e a área de saída 0,4 ft^2. O volume total do tanque é de 20 ft^3. Calcule a taxa de variação da massa específica no interior do tanque Resp 2,5x10-3slug/ft^3 s Fox 4.
  3. O vaso mostrado na figura 4.17 (Fox 2a^ ed.) tem comprimento de 6 ft, na direção normal ao plano do papel. Não existe escoamento para dentro do vaso, mas uma reação química que ocorre no vaso gera gás que saia través de quatro aberturas (cada uma com uma área transversal de 6 ft^2 , conforme mostrado na figura. A velocidade relativa ao vaso e a vassa específica do gás que escapa variam com o raio de acordo com as seguintes equações r 10 V  (^) e  0 , 00200 , 001 r onde V está em ft/s,  em slug/ft^3 e r em ft. Determine a taxa de variação da massa no vaso em slug/s. Resp -0,435 slug/s

h y x (1) (^) (2) Fox 4.38/

  1. Calcule a razão de efluxo de quantidade de movimento, na direção “x”, na para o problema 4. Resp 1, Fox 4.39/
  2. Calcule a razão de efluxo de quantidade de movimento, na direção “x”, na para o problema 5. Resp 1, Fox 4.
  3. Considere o óleo que está sendo carregado em uma barcaça, através de uma tubulação de 150 mm de diâmetro (Figura 4.21, Fox 2a^ ed.). O óleo, =900kg/m^3 , deixa o tubo com uma velocidade uniforme de 5 m/s. Determine a força exercida pela corda sobre a barcaça. Resp 199N Fox 4.41/
  4. Um jato de água que parte de um bocal estacionário com uma velocidade de 15 m/s (área do jato = 0,05 m^2 ), incide sobre uma aleta giratória montada sobre um carro, conforme mostrado na figura 4.22 (Fox 2a^ ed.). A aleta faz o jato mudar de direção em 50o^. Determine o valor de M, necessário para manter o carro parado. Resp 409 kg Fox 4.43/
  5. Um tanque de grandes dimensões é montado sobre um carro, conforme mostrado na figura 4.23 (Fox 2a^ ed.) Considere a água saindo do tanque, através de um bocal de

600 mm^2 , a uma velocidade de 10 m/s. O nível da água é mantido constante pela adição de água através de um tubo vertical. Determine a tensão no arame que mantém o carro parado. Resp 59,9 N Fox 4.44/

  1. Uma aleta giratória (figura 4.24, Fox 2ª ed.), que transporta água através de um ângulo de 60o, é montada sobre um carro, nas mesmas condições do problema anterior. Determine a tensão no arame que mantém o carro parado e a força da aleta sobre o carro. Resp T=30N e F=30i-51,9j . Fox 4.
  2. Considere que a água escoa em regime permanente através do conjunto de bocal duplo mostrado na figura 4.28 (Fox 2a^ ed.), em um plano horizontal. A área de seção transversal da linha de suprimento é de 0,01 m^2 e as áreas de seções transversais de saída de cada um dos bocais de 0,001 m^2. A pressão instrumental da água que entra na seção 1 é de 130 kPa. A velocidade nas duas saídas 15 m/s. Calcule a força horizontal resultante do conjunto sobre a flange do cano de suprimento na seção 1. Resp. 1,61KN