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Fenômenos de Transporte Professor – Francisco Machado Lista de Exercícios – Unidade 1 e 2 1 – (Petrobras – Prova 12 – Eng. Petróleo Jr. 02/2012) O valor da permeabilidade absoluta (k) na equação de Darcy, para escoamento laminar em meios porosos, pode ser calculada pela equação abaixo, sendo, q = vazão volumétrica do fluido, μ = viscosidade dinâmica do fluido, L = comprimento do meio poroso, A = área de escoamento e Δp = diferença de pressão, assim, a dimensão de k é: (A) L2 (B) L4 (C) MLT−1 D) ML2 (E) ML-3 Equação de Darcy 𝑘 = 𝑞𝜇𝐿 𝐴∆𝑃 2 - Determine o peso de um reservatório de óleo que possui uma massa de 825 x 103g. Considere g = 9.81 m/s2. Utilize o Sistema Internacional de Unidades (S.I). 3 - Se o reservatório do exemplo anterior tem um volume de 917 x 106 mm3, determine a massa específica o peso específico e o peso específico relativo do óleo. Considere ϒH2O = 10000 N/m3 Utilize o (S.I). 4 - Se 6,0 m3 de óleo pesam 47,0 KN determine o peso específico, a massa específica e o peso específico relativo. ϒH2O = 10000 N/m 3 . Utilize o (S.I). 5 - Um fluido tem uma viscosidade dinâmica de 5x10-3 N.s/m2 e uma massa específica de 0,85 kg/dm3. Determinar a sua viscosidade cinemática no S.I. 6 – Um reservatório cilíndrico possui diâmetro de base igual a 0,02 cm e altura 0,004 mm, sabendo-se que o mesmo está preenchido com gasolina cuja massa específica ρ = 720 Kg/m3 determine a massa de gasolina contida no reservatório. Utilize o S.I. Curso: Engenharias Disciplina: Fenômenos de Transporte 7 – A viscosidade dinâmica de um óleo é 3 x 10-6 Kgf . s/m2 e o peso específico relativo é 0,82. Determine a viscosidade cinemática nos sistemas MK*S, S.I e CGS. (g = 10 m/s2; ϒH2O = 1000 Kgf/m3) 8 – A viscosidade cinemática de um óleo é 0,058 m2/s e o seu peso relativo é 0,75. Determinar a viscosidade dinâmica em unidades dos sistemas MK*S, S.I e CGS (g = 10 m/s2) 9 – Uma placa quadrada de 1,0 m de lado e 20N de peso desliza sobre um plano inclinado de 300, sobre uma película de óleo. A velocidade da placa é 2 m/s constante. Qual a viscosidade dinâmica do óleo, se a espessura da película é 2 mm? 10 - Uma placa retangular de 4m por 5m escorrega sobre o plano inclinado da figura, com velocidade constante, e se apoia sobre uma película de óleo de 1 mm de espessura e de μ = 0,01 N.s/m2. Se o peso da placa é de 100 N. a) qual a velocidade da placa? b) quanto tempo levará para a que sua parte dianteira alcance o fim do plano inclinado? 11 – O pistão da figura tem uma massa de 0.5 kg. O cilindro de comprimento ilimitado é puxado para cima com velocidade constante. O diâmetro do cilindro é 10 cm e do pistão é 9 cm e entre os dois existe óleo com viscosidade cinemática 10-4 m2/s e peso específico = 8000 N/m3. Com que velocidade deve subir o cilindro para que o pistão permaneça em repouso? (g = 10 m/s2). 12 - O tubo aberto em forma de U da figura contém dois líquidos não miscíveis, A e B, em equilíbrio. As alturas das colunas de A e B, medidas em relação à linha de separação dos dois líquidos, valem 50 cm e 80 cm, respectivamente (a) Sabendo que a massa específica de A é 2,0 x 10 3 kg/m 3 , determine a massa específica do líquido B (b) Considerando g = 10 m/s 2 e a pressão atmosférica igual a 1,0 x 10 5 N/m 2 , determine a pressão no interior do tubo na altura da linha de separação dos dois líquidos. Mostre numericamente que para ambos os lados na altura da linha PA = PB. 13 - Um tubo em U, aberto em ambos os ramos contém três líquidos não miscíveis: (1) de massa específica 0,8 g/cm3, (2) de massa específica 0,75 g/cm 3, e (3) de massa específica 1,0 g/cm3. As superfícies (1) e (2) estão no mesmo nível, como mostra a figura abaixo. Sendo 10 cm a altura da coluna do líquido (1), determine a altura h da coluna do líquido (2). 14 - Dispõe-se de uma prensa hidráulica conforme o esquema a seguir, na qual os êmbolos A e B, de pesos desprezíveis, têm diâmetros respectivamente iguais a 40cm e 10cm. Se desejarmos equilibrar um corpo de 80kg que repousa sobre o êmbolo A, que intensidade de força devemos aplicar em B? 15 - (Transpetro – Operador Jr – 10/07/2011) Em uma prensa hidráulica o pistão maior tem área 50 vezes maior que o pistão menor, para levantar um carro 103 Kg, qual deve ser a intensidade da força, em newtons a ser exercida no pistão menor? Considere g = 9,8 m/s2 16 - Qual a fração do volume total de um iceberg que fica aparente (acima do nível da água)? Considere ρH20= 1024 Kg/m 3 e ρi= 917 Kg/m 3 . 17 - Um bloco de madeira flutua em água doce com dois terços (2/3) do volume V submersos e em óleo com 0,90V submersos. Determine a massa específica (a) da madeira e (b) do óleo. Considere ρH20= 1000 Kg/m 3 18 - Expresse a pressão efetiva de 155 kPa como uma pressão absoluta. A pressão atmosférica local é de 98,0 kPa 19 - Expresse uma pressão absoluta de 225,0 kPa como uma pressão efetiva (manométrica). A pressão atmosférica local é de 101,0 kPa 20 - Um vacuômetro indica uma pressão de 70 kPa. Determinar a pressão absoluta considerando que a pressão atmosférica local é igual a 100 kPa. 21 - Determinar o valor da pressão de 340 mmHg em PSI e kgf/cm2 na escala efetiva e em Pa e atm na escala absoluta. 22 - Se utiliza uma manômetro tipo “U” para medir uma pressão de um fluido com massa especifica igual a 700kg/m3. O manômetro utiliza mercúrio com massa específica igual a 13600 kg/m3. Considere g = 10 m/s2. Determinar (a) Pressão relativa em A quando h1 = 0,4 m e h2 = 0,9 m. 23 - (Petrobras – Engenheiro de Equipamentos Jr – Questão 30 – 02/2010) A figura ilustra um manômetro com tubo em U, muito utilizado para medir diferenças de pressão. Considerando que os pesos específicos dos três fluidos envolvidos estão indicados na figura por γ1, γ2, e γ3, a diferença de pressão PA − PB corresponde a : (Escreva a equação manométrica). 24 – Determinar as pressões efetivas e absolutas: a) do ar; b) no ponto M Dados: leitura barométrica 740 mmHg, ϒoleo = 8500 N/m 3, ϒHg = 136000 N/m 3. 25 – Os recipiente A e B da figura contém água sob pressão de 294,3 kPa e 147 kPa respectivamente. Determine a deflexão do mercúrio (h) no manômetro diferencial. Na Fig. X + y = 2,0 m. Massa específica da água: 1000 kg/m3; Massa específica do mercúrio: 13600 kg/m3. 26 – No manômetro diferencial da figura, o fluido A é água, B é óleo e o fluido manométrico é o mercúrio. Sendo h1 = 25 cm, h2 = 100 cm, h3 = 80 cm e h4 = 10 cm, qual é a diferença de pressão PA – PB? Dados: ϒoleo = 8000 N/m 3, ϒHg = 136000 N/m 3, ϒH20 = 10000 N/m3. 27 – No manômetro da figura, o fluido A é água e o fluido B, mercúrio. Qual é a pressão p1? Dados: ϒHg = 136000 N/m 3, ϒH20 = 10000 N/m 3. 28 - Determine a pressão em Pascal no reservatório A tanto na escala efetiva quanto na escala absoluta. Dados: (Patm = 2 mca) ρA = 500 Kg/m3, ρB = 800 Kg/m3, ρC = 1000 Kg/m3, ρD = 1300 Kg/m3, h1 = 8 cm, h2 = 10 cm e h3 = 7 cm. Considere g = 10 m/s2.