LISTA 02 – Prova 02

MECÂNICA DOS FLUIDOS – Prof. Andrés

Regime de Escoamento:

1- Caracterize o regime de escoamento numa canalização com 10" (10 polegadas) de diâmetro que transporta 360.000 L/h de água à 20ºC. Considere a viscosidade cinemática, à referida temperatura, 10-6 m2 /s.

2- Qual a máxima velocidade de escoamento da água e do óleo lubrificante SAE à temperatura de 40ºC, numa tubulação de 300 mm sob regime laminar ?Dados de viscosidade cinemática:- água à 40ºC: 0,66 x 10-6 m2 /s- óleo lubrificante SAE à 40ºC: 1,0 x 10-4 m2 /s

3- Uma tubulação de aço, com 10" de diâmetro e 1600m de comprimento, transporta 1.892.500 L/dia de óleo combustível a uma temperatura de 35º C. Sabendo que a viscosidade cinemática ao referido fluido àquela temperatura é da ordem de 0,00130 m2/s. Qual o regime de escoamento a que está submetido o fluido em questão ?

Respostas:1- Re = 501.275,4 – Turbulento.

2- Vágua = 0,0044 m/s; Vóleo = 0,67 m/s.

3- Re = 84,4 – Laminar.

Equação da Continuidade:

4- Um gás (γ = 5 N/m3) escoa em regime permanente com uma vazão de 5kg/s pela seção A de um conduto retangular de seção constante de 0,5m por 1m. Em uma seção B, o peso específico do gás é 10N/m3. Qual será a velocidade média do escoamento nas seções A e B? (g = 10 m/s2). Resp. vA = 20 m/s ; vB = 10 m/s.

5- Uma torneira enche de água um tanque, cuja capacidade é 6000 L, em 1h e 40 min. Determinar a vazão em volume, em massa e em peso em unidade do SI se ρAgua = 1000 kg/m3 e g = 10 m/s2.Resp Q = 10-3 m3/s; Qm = 1 kg/s; QG = 10 N/s

6- No tubo da figura, determinar a vazão em volume, em massa, em peso e a velocidade média na seção (2), sabendo que o fluido é água e que A1= 10cm2, v1 = 1m/s e A2 = 5 cm2 (ρAgua = 1000 kg/m3 e g = 10 m/s2).

Resp. Q = 1 L/s; Qm = 1 kg/s; QG = 10 N/s e v2 = 2m/s.

7- O ar escoa num tubo convergente. A área da maior seção do tubo é 20 cm2 e a da menor é 10 cm2. A massa específica do ar na seção (1) é 1,2 kg/m3, enquanto na seção (2) é 0,9 kg/m3. Sendo a velocidade na seção (1) 10m/s, determinar as vazões em massa, volume, em peso e a velocidade média na seção (2).Resp. Q1 = 0,02 m3/s; Q2 = 0,0267 m3/s; Qm = 2,4x10-2 kg/s; QG = 0,24 N/s e v2 = 26,7 m/s.

8- Um tubo admite água (ρAgua = 1000 kg/m3) num reservatório com uma vazão de 20L/s. No mesmo reservatório é trazido óleo (ρÓleo = 800 kg/m3) por outro tubo com uma vazão de 10 L/s. A mistura homogênea formada é descarregada por um tubo cuja seção tem uma área de 30 cm2. Determinar a massa específica da mistura no tubo de descarga e sua velocidade. Resp. ρ3 = 933 kg/m3 ; v3 = 10 m/s.

9- Água é descarregada de um tanque cúbico de 5m de aresta por um tubo de 5 cm de diâmetro. A vazão no tubo é 10L/s. Determinar a velocidade de descida da superfície livre da água do tanque e, supondo desprezível a variação da vazão, determinar quanto tempo o nível da água levará para descer 20 cm. Resp. v = 4 x10-4m/s; t = 500s

10- Os reservatórios da figura são cúbicos. São enchidos pelos tubos, respectivamente, em 100s e 500s. Determinar a velocidade da água na seção (A), sabendo que o diâmetro do conduto nessa seção é 1m. Resp. vA = 4,14 m/s

11- Um propulsor a jato queima 1 kg/s de combustível quando o avião voa à velocidade de 200 m/s. Sendo dados ρAr = 1,2 kg/m3 ; ρg = 0,5 kg/m3 (na seção 2), A1 = 0,3 m2 e A2= 0,2 m2, determinar a velocidade dos gases (vg) na seção de saída. Resp. v2 = 730 m/s.

Equação de Bernoulli:

12- Qual a velocidade de saída da água no ponto 2? Dados: z1 = 6,0 m e z2 = 0,5 m

{Resp. v = 10,38 m/s}

13- O tanque da figura tem grandes dimensões e descarrega água pelo tubo indicado. Considerando o fluido ideal, determinar a vazão de água descarregada, se a seção do tubo é 10 cm². {Resp. Q = 12,5 L/s}

14- A um tubo de Venturi, com os pontos 1 e 2 na horizontal, liga-se um manômetro diferencial . Sendo Q = 3,14 litros/s e v1 = 1 m/s, calcular os diâmetros D1 e D2 do Venturi, desprezando-se as perdas de carga (hf = 0).Dados Resp. D1 = 63,2 mm; D2 = 37mm.

15- Uma mangueira de água é pressurizada até 800 kPa, com o bocal na posição fechado. Se o bocal é aberto um pouco, estime a velocidade de saída da água. Assuma que a velocidade dentro da mangueira é desprezível. {Resp v = 40 m/s}

16- O reservatório de grandes dimensões da figura descarrega água pelo tubo a uma vazão de 10 L/s. Considerando o fluido ideal, determinar se a máquina instalada é uma bomba ou uma turbina e determinar sua potência se o rendimento for de 75 %. A área de seção do tubo é 10 cm². { Resp. Turbina – Potência 0,75kW)

17- Na instalação da figura a máquina é uma bomba e o fluido é água. A bomba tem potência de 3600 W e seu rendimento é 80 %. A água é descarregada na atmosfera a uma velocidade de 5 m/s pelo tubo, cuja área da seção é 10 cm². Determinar a perda de carga entre as seções 1 e 2. {Resp. Hf1-2 = 62,5 m}

18- Calcule a energia adicionada a água e a potência hidráulica da bomba em cv, assumindo um líquido perfeito com γ =1000 Kgf/m3 e 1cv = 75 Kgf. m/s.Resp. HB = 30,49m; Pot = 115 cv