Centro Universitário de Belo Horizonte

INSTITUTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA – IET

Disciplina: Mecânica dos Fluidos Professora: Luiza Esteves

Lista de Exercícios Propostos – 04

1) Defina vazões de massa e de volume. Como elas são relacionadas entre si?

2) A quantidade de massa que entra em um volume de controle precisa ser igual à massa que sai

durante um processo com escoamento em regime permanente?

3) Quando o escoamento através de um volume de controle é em regime permanente?

4) Considere um dispositivo com uma entrada e uma saída. Se as vazões em volume na entrada e

saída são iguais, o escoamento através desse dispositivo é, necessariamente, em regime

permanente? Porque?

5) Qual é o princípio físico (lei da conservação) utilizado para determinar a velocidade media? Qual a

equação utilizada para calcular a velocidade média para um duto de seção arbitrária?

6) Ar entra em um bocal com forma constante a 2,21 kg/m3 e 30 m/s e sai a 0,762 kg/m

3 a 180 m/s. Se

a área de entrada do bocal é de 80 cm2, determine (a) a vazão em massa através do bocal e (b) a

área de saída do bocal.

7) Um secador de cabelos é, basicamente, um duto com diâmetro constante no qual são colocadas

algumas camadas de resistores elétricos. Um ventilador pequeno empurra o ar para dentro e o força

a passar através dos resistores, onde ele é aquecido. Se a massa específica do ar é de 1,2 kg/m3 na

entrada e de 1,05 kg/m3 na saída, determine o aumento percentual na velocidade do ar quando ele

escoa através do secador.

8) Um tanque rígido de 1 m3 contém inicialmente ar, cuja massa específica é 1,18 kg/m

3, O tanque é

conectado a uma linha fornecedora de alta pressão por meio de uma válvula. A válvula é aberta e o

ar pode entrar no tanque até que a massa específica do ar no tanque se eleve a 7,2 kg/m3.

Determine a massa do ar que entrou no tanque.

9) O ventilador do banheiro de um prédio tem uma vazão de 30 L/s e funciona continuamente. Se a

massa específica do ar interno é de 1,2 kg/m3, determine a massa do ar que é expelida ou que sai

em um dia.

10) Um computador pessoal deve ser resfriado por um ventilador cuja vazão é de 0,34 m3/m.

(a) Determine a vazão de massa do ar através do ventilador a uma elevação de 3.400 m, onde a

massa específica do ar é de 0,7 kg/m3. (b) Da mesma forma, se a velocidade média do ar não

exceder os 110 m/min, determine o diâmetro do gabinete do ventilador.

11) Uma sala para fumantes deve acomodar 15 pessoas. Os requisitos mínimos de ar fresco para salas

de fumantes são especificados como 30 L/s por pessoa (ASHRAE, Standard 62, 1989). (a)

Determine a vazão mínima necessária de ar fresco que precisa ser fornecida à sala e (b) o diâmetro

do duto se a velocidade do ar não exceder os 8m/s.

12) Os requisitos mínimos de ar fresco de um prédio residencial são especificados com 0,35 de troca de

ar por hora (ASHRAE, Standard 62, 1989). Ou seja, 35% de todo o ar contido em uma residência

deve ser substituído por ar externo fresco a cada hora. (a) Se a necessidade de ventilação de uma

residência com 2,7 m de altura e 200 m2 deve ser satisfeita completamente por um ventilador,

determine a capacidade de escoamento, em L/min, do ventilador que precisa ser instalado.

(b) Determine o diâmetro do duto se a velocidade do ar não exceder os 6 m/s.

13) (a) Determine a vazão mássica do escoamento de óleo através de um duto de secção triangular de 5

cm de base e 3 cm de altura, cuja velocidade vale 1,0 m/s. (b) Determine a vazão volumétrica neste

escoamento.

14) A água que escoa por um tubo de 1” de diâmetro é jogada em um balde vazio de 100 g de massa.

Se após 5 segundos a massa do balde com água é de 3,7 kg, determine a velocidade média do

escoamento.

15) Ar, a condições normais de pressão e de temperatura, entra em um tubo de 2 cm de raio com uma

velocidade média de 0,8 m/s. Este escoamento passa por um trocador de calor e sai do tubo com

uma velocidade de 1 m/s. Considerando que o ar sai com pressão atmosférica, determine sua

temperatura de saída.

16) Determine a vazão volumétrica de um escoamento de glicerina por um duto de seção quadrada de

lado 1”, cuja velocidade média vale 3m/s.

17) Um escoamento de tinta através de um tubo é capaz de encher 1 galão a cada 4 segundos.

Determine o diâmetro do tubo, sabendo que a velocidade média do escoamento é de 1,86 m/s.

18) Um escoamento de água com velocidade média de 3 ft/s através de um tubo de ½” de diâmetro é

subdividido em 2 escoamentos secundários. A vazão volumétrica do escoamento secundário

superior é de 0,7 gal/min. Determine a velocidade média do escoamento secundário inferior,

sabendo que o diâmetro desta tubulação vale 1”.

Respostas:

6) (a) 0,530 kg/s; (b) 38,7 cm3

7) 14%

8) 6,02 kg

9) 3110 kg

10) (a) 0,004 kg/s; (b) 0,063 m

11) (a) 0,45 m3/s; (b) 0,268 m

12) (a) 3150 L/min; (b) 0,106 m

13) (a) 0,668 kg/s; (b) 7,5 x 10-4

m3/s

14) 1,42 m/s

15) 94,5oC

16) 1,94 x 10-3

m3/

17) 1”

18) 0,141 m/s