Exercícios de Revisão - Aula 3

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<p>Exercícios de Revisão – Aula 3</p><p>1. Determine se o escoamento de glicerina é laminar ou turbulento em um tubo de 2” de diâmetro,</p><p>comprimento de 13 m, velocidade de 2,5 m/s e temperatura de 20°C.</p><p>2. Qual é o diâmetro de tubo necessário para que o escoamento de ar a 15ºC e velocidade de 0,1 m/s</p><p>seja laminar?</p><p>3. Qual é a velocidade crítica para alteração de escoamento laminar para turbulento em um escoamento</p><p>de água a 50°C em um duto de 10 cm de diâmetro?</p><p>4. Quando a vazão de óleo ( = 870 kg/m³ e =140 cP) for de 0,3 L/s em um duto de 8 cm de diâmetro,</p><p>o escoamento será laminar ou turbulento? (Vazão = velocidade x área da seção transversal)</p><p>5. Quando se aquece um líquido, a tendência é de aumentar o nº de Reynolds ou diminuir? E quando se</p><p>resfria um gás?</p><p>6. Mantendo-se a vazão constante, mas duplicando-se o diâmetro, o Reynolds aumentará ou diminuirá?</p><p>De quantas vezes? Demonstre.</p><p>7. Duplicando-se a vazão e o diâmetro, o Reynolds aumentará, diminuirá ou se manterá constante?</p><p>Demonstre.</p><p>8. Qual deve ser a área da seção transversal de um tubo de seção circular, por onde escoa octano a</p><p>20</p><p>0</p><p>C, com uma vazão de 0,163 L/s para que o número de Reynolds seja de 1200? (Viscosidade</p><p>cinemática 8x10</p><p>-7</p><p>m²/s)</p><p>9. Para dobrar o número de Reynolds do problema anterior, mantendo o mesmo fluido e a mesma</p><p>temperatura de escoamento, qual deveria ser:</p><p>a) o novo diâmetro, mantida a vazão.</p><p>b) a nova velocidade, mantido o diâmetro.</p><p>10. Considerando um número de Reynolds crítico de 500.000 para a transição do regime laminar para o</p><p>regime turbulento em escoamento sobre uma placa plana, determine a distância da borda frontal em que</p><p>a transição irá ocorrer para cada um dos seguintes fluidos com velocidade u =1 m/s: ar atmosférico,</p><p>água, óleo de máquina e mercúrio. Em todos os casos a temperatura do fluido é 27°C e as viscosidades</p><p>cinemáticas dos mesmos são, respectivamente, 15,89 x 10</p><p>-6</p><p>m²/s, 8,58 x 10</p><p>-7</p><p>m²/s, 550 x 10</p><p>-6</p><p>m²/s e</p><p>0,1125 x 10</p><p>-6</p><p>m²/s. Elabore uma justificativa para relacionar as distâncias obtidas com as viscosidades</p><p>cinemáticas dos fluidos.</p><p>11. Qual é o número de Reynolds em um canal por onde escoa um efluente a 1 m/s (ρ = 1100 kg/m³ e µ</p><p>= 1,3 cP), cujas dimensões são de 14 cm de largura e o fluido escoa com uma altura de 7 cm? Calcule o</p><p>número de Reynolds utilizando como dimensão característica o diâmetro hidráulico.</p><p>12. Um sensor em forma de esfera é colocado num leito de um rio para medir o oxigênio dissolvido.</p><p>Para calibrar o sensor é preciso saber o número de Reynolds do escoamento. Portanto, determine o</p><p>número de Reynolds do escoamento de água a 15°C a 1,4 m/s ao redor do sensor que tem 12 mm de</p><p>diâmetro. O escoamento é laminar ou turbulento?</p><p>13. Num sistema de lubrificação há uma folga de 1 mm entre duas paredes. A velocidade média do</p><p>escoamento é de 0,8m/s. O óleo que preenche a folga é óleo SAE 30 a 20°C. O escoamento é laminar ou</p><p>turbulento?</p><p>14. (Concurso IFRS 2016 – Engenharia química) Para reduzir a turbulência durante o escoamento de</p><p>um fluido por um tubo, é possível:</p><p>a) reduzir o diâmetro do tubo. b) utilizar um fluido com maior densidade.</p><p>c) utilizar um fluido com maior viscosidade. d) reduzir a velocidade média de escoamento.</p><p>e) aumentar o comprimento do tubo.</p><p>15. (Prova 1 – 2018/2) Você recebeu a demanda de análise de um trocador de calor casco e tubos. Seu</p><p>cliente quer aumentar a taxa de troca de calor nesse equipamento. Depois de estudar transferência de</p><p>calor, você descobre que deve dobrar o número de Reynolds do fluido que escoa no tubo interno. Se o</p><p>fluido que escoa no tubo é octano, a 20°C, com vazão de 2,4 L/s em um tubo de 3/4 in de diâmetro,</p><p>determine:</p><p>a) se o escoamento é laminar ou turbulento em ambos os casos;</p><p>b) a nova vazão, se você deseja manter o mesmo tubo (mesmo diâmetro);</p><p>c) o novo diâmetro do tubo, se você deseja manter a mesma vazão.</p><p>Respostas</p><p>1. Re = 127 - laminar</p><p>2. 0,33m</p><p>3. u = 0,013 m/s</p><p>4. Re = 30 – laminar</p><p>5. Aquecer líquido = resfriar gás → reduz ν → Re aumenta.</p><p>6. Reynolds cai pela metade</p><p>7. Reynolds fica constante.</p><p>8. D=0,216m A=0,037m²</p><p>9. a) D = 0,108 m</p><p>b) u = 8,89.10</p><p>-3</p><p>m/s</p><p>10. 7,9 m, 0,4 m, 275 m e 0,056 m respectivamente.</p><p>11. Re = 118462</p><p>12. Re = 14737. Turbulento</p><p>13. Re = 1,8 (obtém-se esta resposta com o valor de viscosidade cinemática igual 4,5 x 10</p><p>-4</p><p>m²/s)</p><p>14. c)</p><p>15. a) Caso 1: Re ~ 2.10</p><p>5</p><p>; caso 2: Re ~ 4.10</p><p>5</p><p>. Ambos são turbulentos (maiores do que 2300)</p><p>b) A nova vazão deve ser o dobro da anterior. Q’ = 2.Q = 4,8 L/s</p><p>c) O novo diâmetro deve ser a metade do anterior. D’ = 1/D = 0,375 in.</p>