FENÔMENOS DE TRANSPORTES

PROF.: KAIO DUTRA

AULA 1 – FLUIDOS PARTE 1

Definição de Um FluidoDefinição elementar: Fluido é uma substância que não tem umaforma própria, assume o formato do meio.

Prof.: Kaio Dutra

Definição de Um FluidoUm fluido é uma substância que se deforma continuamente soba aplicação de um tensão de cisalhamento (tangencial), nãoimporta quão pequena ela seja.

Um solido deforma-se quando uma tensão de cisalhamento lhe éaplicada, mas sua deformação não aumenta continuamente como tempo.

Prof.: Kaio Dutra

Massa EspecíficaPara encontrarmos a massa específica ρ de um fluido emqualquer ponto, isolamos um pequeno elemento dV e medimosa massa dm do fluido contida dentro desse elemento. De formaque:

𝜌 =𝑑𝑚

𝑑𝑉

Prof.: Kaio Dutra

Massa EspecíficaUma forma alternativa de expressar a massa específica de uma

substância é compará-la com um valor de referência aceito,tipicamente a massa específica máxima da água, ρH20 (1.000 kg/m³ a4°C(277K)). Desse modo, a gravidade específica, ou densidaderelativa, SG, de uma substância é expressa como:

Por exemplo, a SG do mercúrio é tipicamente 13,6 — o mercúrio é13,6 vezes mais denso que a água

Prof.: Kaio Dutra

Equações BásicasA análise de qualquer problema de mecânica dos fluidos inclui,necessariamente, o estabelecimento das leis básicas quegovernam o movimento do fluido. As leis básicas, que sãoaplicáveis a qualquer fluido, são: A conservação da massa

A segunda lei do movimento de Newton

O princípio da quantidade de movimento angular

A primeira lei da termodinâmica

A segunda lei da termodinâmica

Prof.: Kaio Dutra

Equações BásicasNem todas as leis básicas são necessárias para resolver um problema

qualquer. Por outro lado, em muitos problemas é necessário buscarrelações adicionais que descrevam o comportamento das propriedadesfísicas dos fluidos sob determinadas condições.

A equação de estado do gás ideal é um modelo que relaciona a massaespecífica com a pressão e a temperatura para muitos gases sob condiçõesnormais.

Prof.: Kaio Dutra

Exemplo 1Um tanque de oxigênio comprimido para corte à chama deve conter 15Kg

de oxigênio à pressão manométrica de 10 Mpa (a temperatura de 35°C).Qual deve ser o volume do tanque? Dados:

Rox=259,8 J/KgK;

Pressão atmosférica (atm)= 101x10³Pa;

T(K)=T(°C)+273.

Prof.: Kaio Dutra

Sistema e Volume de Controle Sistema: é definido como uma quantidade

de massa fixa e identificável; o sistema éseparado do ambiente pelas suas fronteiras.As fronteiras do sistema podem ser fixas oumóveis; contudo, nenhuma massa cruzaessas fronteiras.

Volume de controle: é um volume arbitráriono espaço através do qual o fluido escoa. Afronteira geométrica do volume de controleé denominada superfície de controle.

Prof.: Kaio Dutra

Exemplo 2Um trecho de redução em um tubo de água tem um diâmetro de entrada

de 50mm e diâmetro de saída de 30mm. Se a velocidade média naentrada é de 2,5m/s, encontre a velocidade de saída. Dados:

Vazão volumétrica (m³/s):

ሶ𝑄 = 𝑣 ∙ 𝐴

Vazão mássica (Kg/s):

ሶ𝑚 = 𝜌 ∙ 𝑣 ∙ 𝐴

Prof.: Kaio Dutra

Dimensões e UnidadesDimensões: são as quantidades físicas tais como comprimento, tempo,

massa e temperatura. Em termos de um sistema particular de dimensões,todas as quantidades mensuráveis podem ser subdivididas em doisgrupos: Quantidades ou grandezas primárias: Pequeno grupo de dimensões básicas, a partir

do qual todos os outros podem ser formados.

Quantidades ou grandezas secundárias: São aquelas cujas dimensões são expressasem termos das dimensões das quantidades primárias.

Prof.: Kaio Dutra

Dimensões e UnidadesQuantidades ou grandezas primárias: Comprimento(m);

Massa(g);

Tempo(s);

Carga elétrica(C);

Quantidade de matéria (mol);

Temperatura(K);

Intensidade luminosa (Cd).

Prof.: Kaio Dutra

Sistemas de Unidades

Prof.: Kaio Dutra

Exercícios1. Um tanque esférico de diâmetro interno igual a 500 cm contém oxigênio

comprimido a 7 MPa e 25°C. Qual é a massa de oxigênio? Resp.: 5917Kg2. Ar comprimido escoa por um tubulação principal de 2” com velocidade

de 15m/s, qual deve ser o diâmetro de uma ramificação para queapenas 20% da vazão escoe por ela? Resp.: Resp.: 22,7mm

3. Um reservatório de 15000 litros é abastecido com oxigênio a umatemperatura de 30°C e uma pressão absoluta de 150bar.Aproximadamente quantos cilindros de 5 litros a uma pressão absolutade 70bar e temperatura de 30°C o reservatório é capaz de encher?Resp.:3428 cilindros

Prof.: Kaio Dutra