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INTRODUÇÃO

• Fenômenos de Transporte: estuda como massa, quantidade de movimento, calor e outras formas de energia são transportadas por um meio sólido ou continuamente deformável.

Mecânica dos Fluidos

Transferência de Calor (massa)

Termodinânica

Transporte de grandezas em meios continuamente deformáveis ou sólidos

Define relação entre propriedades (P, T, U, H, S, V etc) para sistemas em equilíbrio.

Pro

prie

dade

s

T

erm

odin

âmic

as

Estados de uma substânciasimples

Uma vez conhecido duas propriedadesde uma substância simples, todas as outras propriedades podem ser determinadas: densidade, energia interna, entalpia, entropia, calor específico, coeficiente de expansão, velocidade do som, etc.

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• O transporte de quantidade de movimento (velocidades),

turbulência, calor (temperatura), massa (concentração) e

outras grandezas deve-se ao campo de velocidades

• Fluido é um meio que se deforma continuamente quando sujeito a uma tensão.

• Uma camada de fluido desliza sobre a outra e a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação é a viscosidade do fluido

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Applications of Thermal-Fluid SciencesApplications of ThermalApplications of Thermal--Fluid SciencesFluid Sciences

Power plants

The human bodyAir-conditioning

systemsAirplanes

Car radiators Refrigeration systems

Thermal-Fluid SciencesThermalThermal--Fluid SciencesFluid Sciences

Water heater, Shower

Electric or gas range

Heating / air-conditioning

Refrigerator

TV, VCR set

Humidifier

Sprinkler system

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• Arrasto e Forças em Corpos

•Tr

anfe

rênc

iade

Cal

or

5

Energy ConversionEnergy Conversion

HydroHydro--Power PlantPower Plant

6

Hydroelectric Dam EngineeringHydroelectric Dam Engineering

Solar EnergySolar Energy

7

Wind EnergyWind Energy

Automotive EngineeringAutomotive Engineering

8

Naval Architecture/Ocean EngineeringNaval Architecture/Ocean Engineering

Aerospace EngineeringAerospace Engineering

9

Microprocessor EngineeringMicroprocessor Engineering

Chemical/Petroleum Plant EngineeringChemical/Petroleum Plant Engineering

10

Agricultural Agricultural EngineeringEngineering

Air Conditioning and Air Conditioning and Refrigeration EngineeringRefrigeration Engineering

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• Turbina a gás para propulsão

Compressão, Combustão e Expansão

Requer conhecimentos de Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor eTermodinâmica

• Módulo combinado de eletricidade e vapor; 4x16,4 MW (ind. TextilIndonésia - Tuma Turbomach)

• Ciclo combinado que oferecem calor e eletricidade para fábricas. Com um único eixo do gerador para as duas turbinas pode-se reduzir os custos da planta significativamente eliminando-se a necessidade de um gerador extra e custos civis.

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Dimensions and UnitsDimensions and Units

• Primary (Fundamental)

• Dimensions: Mass (or Force), Length, Time,

Temperature

• Secondary (Derived) Dimensions

• Force (or Mass), Velocity, Pressure, Volume, Density, Energy, etc.

UnitsUnits

• Two systems will be used heavily

1. The International System (known as the SI system from its French title -- see text).

2. The US Customary System (USCS). (also known as the inch-pound [IP] system and the EnglishEngineering System).

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SI (International System)SI (International System)

• Mass -- kilogram (kg)• Length -- meter (m)• Time -- second (s)• Temperature -- Kelvin (K)

USCSUSCS

• The English or USCS system has five applicable primary dimensions for the equation.

• Mass - pound-mass (lbm)• Length - feet (ft)• Time - second (s)• Temperature - Rankine (K)• Force - pound-force (lbf)

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Force UnitsForce Units

m = 1kg

m = 32.174 lbm

F = 1N

F = 1 lbf

a = 1m/s2

a = 1ft/s 2

lbf 22481.0N 1ft 2808.3m 1

lbm 2046226.2kg 1

===

Advice to gain you pointsAdvice to gain you points

Write out all units in all equations to the bitterest of detail!

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Example (1)Example (1)

( ) ( )

( ) ( ) Ns

mkgsmkgWb

Ns

mkgsm

kgWa

t

t

8.6538.6536807.9400

8.39228.3922807.9400

22

22

=

⋅=

=

=

⋅

=

=

An object at sea level has a mass of 400 kg.

(a) Find the weight of this object on earth.

(b) Find the weight of this object on the moon where the local gravitational acceleration is one-sixth that of earth.

Example (2)Example (2)

( ) ( ) ( )( )

( )−−−=⋅

⋅⋅= 50000/001.0

05.0/1/1000Re3

smkgmsmmkg

The Pipe Reynolds Number, Re, is dimensionless quantity defined as:

Re = ρVD/µ

Evaluate Re for water flowing at an averaged velocity of 1 m/s and pipe with diameter of 50 mm. The transport properties of the water are: density (ρ) 1 g/cm3 and the viscosity (µ) is of 10-3

Ns/m2.

Whenever you work with a formula BE CONSISTENT with your units.

DO NOT MIX (cm) with (m), (g) with (kg). Always use the same unit for mass, length, time, temperature and so forth.