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1 5ª Lista de exercícios FT 2022 Escoamento interno 1 Água a 10C escoa através de um tubo de ferro galvanizado posicionado horizontalmente a uma vazão de 03 m3s O diâmetro interno do tubo é 190 mm Determine o coeficiente de atrito de Darcy e a correspondente queda de pressão do duto considerando que ele tenha 120 m de comprimento R 0019 674 kPa 2 Uma piscina pequena é drenada usando uma mangueira de jardim A mangueira tem 20 mm de diâmetro interno uma rugosidade absoluta de 02 mm e 30 m de comprimento A extremidade livre da mangueira está localizada a 3 m abaixo da elevação do fundo da piscina A velocidade média na descarga da mangueira é 12 ms a Estime a profundidade da água na piscina b Assumindo o resultado encontrado em a qual seria sua velocidade na saída se o escoamento fosse invíscido Considere a temperatura da água igual a 20C Faça também um desenho explicativo R a 151m b 941ms 3 Um líquido escoa de um tanque grande com D 04 m para um tubo capilar com Dtubo 12 mm instalado no centro da base do tanque Há uma coluna de 04 m de líquido no tanque grande e o comprimento do tubo capilar é de 05 m O tanque é aberto para a atmosfera e o tubo capilar também descarrega num ambiente de pressão atmosférica A vazão volumétrica de descarga do tubo capilar é de 70 cm³min O escoamento é mantido apenas por força gravitacional e o nível de líquido no tanque grande permanece constante Calcule a viscosidade cinemática do líquido em m2s Desconsidere a perda de carga na entrada do tubo capilar e considere escoamento laminar R 723 x 107 m2s 4 Um experimento de laboratório é organizado para medir a queda de pressão em um escoamento de água através de um tubo liso O diâmetro do tubo é de 159 mm e seu comprimento é de 356 m O escoamento desenvolvese no tubo a partir de um reservatório por uma entrada de bordas vivas Calcule a vazão volumétrica necessária para obter escoamento turbulento no tubo Calcule também a altura diferencial do reservatório requerida para obter escoamento turbulento no tubo Considere que a água tenha T 20C R 287 x 105 m³s 136 mm 5 Água escoa de um reservatório A para um reservatório B mais baixo através de 280 m de tubulação inclinada reta e lisa Ambos os reservatórios estão ao ar livre e a temperatura da água é de 20 C Uma vazão de 0009 m3s é necessária e o diâmetro interno da tubulação é de 75 mm 2 Desprezandose as perdas de carga localizada de entrada e saída do tubo nos reservatórios calcule o desnível entre as superfícies livres da água nos dois reservatórios para necessário para manter a vazão desejada R 13 m 6 Água deve escoar por gravidade de um reservatório para outro mais baixo através de um tubo de aço galvanizado retilíneo inclinado A vazão requerida é de 0007 m³s o diâmetro interno do tubo é de 50 mm e o comprimento total do tubo é de 250 m Os dois reservatórios são abertos para a atmosfera Calcule a diferença de nível requerida para manter a vazão Considere que a água tenha 20C de temperatura No caso de desconsiderar as perdas de carga localizada de entrada e saída do tubo nos reservatórios em quantos metros a diferença de nível calculada anteriormente seria diminuída R 887 m 097 m 7 No sistema simplificado pela figura a seguir água tem sua pressão aumentada em 10 MPa entre os pontos 1 e 2 por uma bomba que entrega energia ao fluido a uma taxa de 10 kW 10000 Js A partir do ponto 2 a água segue por uma tubulação horizontal longa e de 10 cm de diâmetro interno até o ponto 3 Avaliando as propriedades termofísicas da água na temperatura de 10C e considerando a temperatura da parede da tubulação como uniforme estime o coeficiente de transferência de calor no escoamento interno no trecho de tubulação entre os pontos 2 e 3 R 456 Wm²K 8 Água a 10C flui de um grande reservatório de uma hidrelétrica através de uma tubulação de ferro fundido com 750 mm de diâmetro interno para uma unidade geradora e é devolvida para o curso normal do rio a jusante em uma cota 30 m abaixo daquela da superfície do reservatório da hidrelétrica A vazão turbinada é igual a 20 m3s Considere que a tubulação tem um comprimento total de 70 m Determine a potência no gerador considerando um rendimento global turbina gerador de 88 Para isso é necessário usar o cálculo da perda de carga na tubulação Considere que o total das perdas de carga localizadas em todo o sistema seja de 20 do valor obtido para a perda de carga distribuída na tubulação R 4862 kW 9 Calcule a pressão em Pa na saída da torneira do desenho a seguir considerando que ela fornece 34069 m³h de água a 1556C para uma mangueira de jardim de comprimento L igual a 1524 m e diâmetro interno D de 1905 mm Considere que a altura média de rugosidade das paredes internas da mangueira é de 05588 mm Considerando que a pressão manométrica da água no distribuidor principal é constante e igual a 344738 Pa calcule o coeficiente de perda localizada K da torneira R 255676 Pa 161 3 10 Considere um segmento de tubulação horizontalmente disposto por onde ocorre um escoamento laminar de ar a 0C O escoamento no segmento de tubulação está dinamicamente estabelecido desenvolvido A tubulação é de ferro galvanizado tem 5 cm de diâmetro interno e 20 m de comprimento Considere que a diferença de pressão entre o início e o final do segmento considerado é de 2 Pa e que a massa específica do ar é constante ao longo deste segmento Calcule A a perda de carga entre o início e o final do segmento de tubulação B a vazão volumétrica do escoamento R 0158 m 322 m³h 11 Medições experimentais realizadas com manômetro eletrônico em um trecho retilíneo e horizontal de um canal aerodinâmico com paredes de acrílico desgastado com o tempo longo de uso revelaram os valores de pressão do gráfico a seguir O trecho de canal tem paredes de 2 m de comprimento e seção de 193 mm de largura por 146 mm de altura Nas medições a velocidade média do ar foi medida em 10 ms a massa específica do ar foi obtida no valor de 118 kgm³ e a viscosidade cinemática do ar foi obtida no valor de 1565 x 105 m²s Considere que a massa específica do ar é constante ao longo deste trecho de canal e desconsidere o cálculo de qualquer tipo de perda de carga local Com base nesses dados A calcule a perda de carga distribuída no trecho de canal aerodinâmico B calcule o fator de atrito f C estime uma rugosidade relativa média para as paredes do canal eD com base nos valores calculados e no diagrama de Moody Considere que o escoamento no trecho de canal aerodinâmico é dinamicamente estabelecido desenvolvido R 1229 Jkg 002 00004 12 Água a 20C escoa em um trecho de tubulação de ferro fundido com 20 anos de uso O trecho de tubulação está horizontalmente disposto tem 10 m de comprimento e diâmetro interno de 10 cm Considerando que há uma diferença de pressão entre o início e o final do trecho de tubulação de 50 kPa estime a vazão volumétrica R 4924 ls 13 Um sistema de arcondicionado movimenta ar a 10C a uma vazão de 200 m3min O duto principal tem uma seção transversal de 06 m por 027 m e é construído em chapa de aço galvanizada com isolamento térmico em todos os seus 66 m de comprimento Calcule a perda de pressão entre a entrada e a saída do duto R 776 Pa 14 Por um trecho de tubulação de aço comum com 30 m de comprimento e diâmetro interno de 5 cm escoa água a 20C com uma vazão volumétrica de 2 Ls Ao longo do trecho de tubulação existem as seguintes conexões com rosca uma válvula de gaveta uma válvula tipo globo e um cotovelo de 90 comum Com base nesses dados calcule a perda de carga total ao longo do referido trecho de tubulação R 1183 m 15 Água a 10C escoa em um trecho de tubulação de ferro fundido com 20 anos de uso O trecho de tubulação está horizontalmente disposto tem 2 m de comprimento e diâmetro interno de 10 cm Considerando que há uma diferença de pressão entre o início e o final do trecho de tubulação 4 de 10 kPa estime o coeficiente de transferência de calor Para obter a estimativa avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 10C R 188 kWm²K 16 Ar deve ser utilizado para resfriar um material sólido em formato de placa no qual ocorre geração interna de calor Furos de 1 cm de diâmetro foram feitos no material A espessura da placa é de 8 cm e a condição de contorno térmica na superfície dos furos é de fluxo de calor constante Ar é posto a fluir nos furos a velocidade média de 15 ms e temperatura de 20C Estime a taxa de transferência de calor removida pelo ar em cada furo se a temperatura máxima do material não deve exceder 200C Faça um desenho explicativo do fenômeno R 439 W 17 Ar escoa em um tubo que tem 40 mm de comprimento e 5 mm de diâmetro O escoamento pode ser caracterizado por um número de Reynolds de 1500 Considerando que a temperatura da parede do tubo permanece uniforme estime o coeficiente médio de transferência de calor para o ar Considere que as propriedades termofísicas do ar possam ser avaliadas na temperatura de 27C R 4433 Wm²K 18 Água escoa através de um tubo de ferro fundido rugoso de 38 mm de diâmetro a uma velocidade média de 18 ms e uma temperatura de 20C Estime o coeficiente de transferência de calor Para obter a estimativa avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 20C R 8968 Wm2K 19 Um tubo de condensador tem 6 m de comprimento e 2 cm de diâmetro Água de refrigeração entra no tubo a uma velocidade média de 25 ms A temperatura da parede do tubo pode ser considerada uniforme A temperatura média de mistura da água de refrigeração é de 12C Estime o coeficiente médio de transferência de calor Para o cálculo avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 12C R 85 kWm2C 20 A superfície de um duto circular aquecido é mantida a uma temperatura uniforme de 80C Água atravessa o duto com uma vazão mássica de 2 kgs O duto possui diâmetro interno de 3 cm e comprimento de 5 m A temperatura de mistura da água na seção de entrada vale 10C Estime a temperatura de mistura da água na seção de saída do duto quando o coeficiente médio de transferência de calor vale 11000 Wm2C R 4234 C 21 Água a 95C escoa a 1 ms através de um tubo rugoso e muito longo de paredes de concreto de 10 cm de diâmetro A rugosidade média da superfície do tubo é igual a 3 mm Estime o valor do coeficiente de transferência de calor Compare seu resultado ao valor obtido para tubos lisos e explique o que influencia na diferença entre os valores Para obter a estimativa avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 95C R 19240 Wm²K 6418 Wm²K 22 Ar quente escoa através de um duto liso com seção transversal quadrada de 5 cm O ar entra no duto com temperatura de mistura de 70C e velocidade de 80 ms O duto possui 20 m de comprimento e podese considerar que as suas paredes permanecem com temperatura constante de 5C Decidiuse que se a temperatura do ar que deixa o duto for menor do que 50C o mesmo deve ser isolado Você recomenda que o duto seja isolado R Sim 23 Ar seco escoando com uma velocidade média do escoamento de 25 ms será aquecido passando através de uma tubulação aquecida eletricamente O diâmetro interno do tubo é de 05 cm e a seção de aquecimento possui 05 m de comprimento A seção de aquecimento é precedida por uma seção de tubulação sem aquecimento de tal maneira que o escoamento entra na seção de aquecimento com perfil de velocidades completamente desenvolvido Sabendo que a temperatura da parede da tubulação não pode exceder 100C e que a temperatura da entrada corresponde a 20C qual será a temperatura máxima do ar que deixa a seção de aquecimento R 823C 24 Ar a 10C entra em duto de seção transversal retangular com 10 m de comprimento A temperatura de mistura do ar que deixa o duto é de 40C As paredes internas do duto são mantidas 5 a 90C O escoamento possui vazão volumétrica de 005 m³s e pode ser caracterizado pelo número de Reynolds igual a 60000 Determine A a taxa de transferência de calor do ar B o coeficiente médio de transferência de calor por convecção R 179 kW 1306 Wm²K 25 Água entra em duto circular de 3 cm de diâmetro com velocidade média de 02 ms A superfície do duto está na temperatura uniforme de 80C e a temperatura de mistura da água que entra no duto é de 15C O coeficiente médio de transferência de calor por convecção é igual a 800 Wm2C Determine o comprimento do duto necessário para obter temperatura de saída de 35C Calcule também a taxa de transferência de calor R 287 m 1179 kW 26 Água escoa através de um duto aquecido de 10 cm de diâmetro a uma vazão volumetria de 02 ls A temperatura de mistura da água na entrada da seção de aquecimento é igual a 20C São transferidos 50 kW de potência para a água Calcule a temperatura de mistura da água no ponto em que ela deixa o tubo conforme o método visto nas videoaulas Despreze variações de energia cinética e potencial R 799C 27 Água a 20C é bombeada de um grande reservatório para um segundo grande reservatório com o nível da água 42 m mais alto que o nível da água do reservatório inferior Ambos os reservatórios estão abertos para a atmosfera e possuem variações desprezíveis nos níveis de água Uma bomba com rendimento de 85 é responsável pelo bombeamento da água entre os reservatórios a uma vazão volumétrica de 002 m³s O tubo que une os dois reservatórios possui comprimento total de 80 m diâmetro de 10 cm e é feito de ferro fundido A entrada do tubo é do tipo com canto vivo e a saída é abrupta Com base nessas informações calcule a potência no eixo da bomba R 114 kW 28 Uma bomba é necessária para movimentar óleo a 310 K de um terminal de descarga marítimo ao nível do mar para o tanque de armazenamento de uma refinaria que se encontra a 200 m de distância O diâmetro interno do tubo é 20 cm e é feito de ferro fundido e contém três cotovelos flangeados de 90 A vazão de operação é 0356 m3s Desprezando as perdas de carga na entrada e saída dos reservatórios determine a potência de eixo da bomba se sua eficiência é de 85 Se a entrada e saída dos tubos são do tipo abruptas estime a perda de carga em cada uma e a nova potência de eixo da bomba Considere entrada em canto vivo R 8368 kW 87076 kW 29 Água escoando através de um tubo com 40 mm de diâmetro e a vazão de 2 kgs deve ser aquecida de 25 C a 75 C pela manutenção da superfície do tubo a 100 C Qual é o comprimento de tubo em m necessário nessas condições R 878 m 30 Água entra em um tubo com vazão de 0015 kgs e temperatura de 20C No tubo que possui comprimento de 6 m e diâmetro de 15 mm a temperatura superficial é constante e igual a 30C Qual é a taxa de transferência de calor em W para a água ao longo do tubo R 3845 W 31 Água escoando através de um duto de seção transversal triangular triângulo equilátero de 50 mm de lado e a vazão de 25 kgs deve ser aquecida de 25 C a 75 C pela manutenção da 6 superfície do tubo a 100 C Qual é o comprimento de tubo em m necessário nessas condições R 637 m 32 Considere um duto com parede delgada com seção transversal triangular triângulo equilátero com 10 mm de lado e 2 m de comprimento Água entra no duto saindo de um grande reservatório a 02 kgs e 47C Se a superfície do duto for mantida a uma temperatura uniforme de 27C qual será a taxa de transferência de calor em kW desse processo R 1367 kW 33 Um duto com formato de triângulo equilátero feito de chapa de aço comercial rugosidade 0045 mm de 33 cm de lado é utilizado para aquecer uma vazão de ar de 2 m3s de 20 C a 40 C através de um sistema de resistências elétricas que garantem um fluxo de calor constante Que comprimento deve ter o duto em m para que a temperatura da parede na saída não ultrapasse 60 C R 1893 m 34 Ar atmosférico entra em um duto de aquecimento retangular sem isolamento térmico de 10 m de comprimento por 100 mm de largura e 50 mm de altura a temperatura de 60 C e vazão de 004 kgs A temperatura da superfície do duto é aproximadamente constante e igual a 15 C Qual é a taxa de transferência de calor em W para essas condições R 1533 W
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1 5ª Lista de exercícios FT 2022 Escoamento interno 1 Água a 10C escoa através de um tubo de ferro galvanizado posicionado horizontalmente a uma vazão de 03 m3s O diâmetro interno do tubo é 190 mm Determine o coeficiente de atrito de Darcy e a correspondente queda de pressão do duto considerando que ele tenha 120 m de comprimento R 0019 674 kPa 2 Uma piscina pequena é drenada usando uma mangueira de jardim A mangueira tem 20 mm de diâmetro interno uma rugosidade absoluta de 02 mm e 30 m de comprimento A extremidade livre da mangueira está localizada a 3 m abaixo da elevação do fundo da piscina A velocidade média na descarga da mangueira é 12 ms a Estime a profundidade da água na piscina b Assumindo o resultado encontrado em a qual seria sua velocidade na saída se o escoamento fosse invíscido Considere a temperatura da água igual a 20C Faça também um desenho explicativo R a 151m b 941ms 3 Um líquido escoa de um tanque grande com D 04 m para um tubo capilar com Dtubo 12 mm instalado no centro da base do tanque Há uma coluna de 04 m de líquido no tanque grande e o comprimento do tubo capilar é de 05 m O tanque é aberto para a atmosfera e o tubo capilar também descarrega num ambiente de pressão atmosférica A vazão volumétrica de descarga do tubo capilar é de 70 cm³min O escoamento é mantido apenas por força gravitacional e o nível de líquido no tanque grande permanece constante Calcule a viscosidade cinemática do líquido em m2s Desconsidere a perda de carga na entrada do tubo capilar e considere escoamento laminar R 723 x 107 m2s 4 Um experimento de laboratório é organizado para medir a queda de pressão em um escoamento de água através de um tubo liso O diâmetro do tubo é de 159 mm e seu comprimento é de 356 m O escoamento desenvolvese no tubo a partir de um reservatório por uma entrada de bordas vivas Calcule a vazão volumétrica necessária para obter escoamento turbulento no tubo Calcule também a altura diferencial do reservatório requerida para obter escoamento turbulento no tubo Considere que a água tenha T 20C R 287 x 105 m³s 136 mm 5 Água escoa de um reservatório A para um reservatório B mais baixo através de 280 m de tubulação inclinada reta e lisa Ambos os reservatórios estão ao ar livre e a temperatura da água é de 20 C Uma vazão de 0009 m3s é necessária e o diâmetro interno da tubulação é de 75 mm 2 Desprezandose as perdas de carga localizada de entrada e saída do tubo nos reservatórios calcule o desnível entre as superfícies livres da água nos dois reservatórios para necessário para manter a vazão desejada R 13 m 6 Água deve escoar por gravidade de um reservatório para outro mais baixo através de um tubo de aço galvanizado retilíneo inclinado A vazão requerida é de 0007 m³s o diâmetro interno do tubo é de 50 mm e o comprimento total do tubo é de 250 m Os dois reservatórios são abertos para a atmosfera Calcule a diferença de nível requerida para manter a vazão Considere que a água tenha 20C de temperatura No caso de desconsiderar as perdas de carga localizada de entrada e saída do tubo nos reservatórios em quantos metros a diferença de nível calculada anteriormente seria diminuída R 887 m 097 m 7 No sistema simplificado pela figura a seguir água tem sua pressão aumentada em 10 MPa entre os pontos 1 e 2 por uma bomba que entrega energia ao fluido a uma taxa de 10 kW 10000 Js A partir do ponto 2 a água segue por uma tubulação horizontal longa e de 10 cm de diâmetro interno até o ponto 3 Avaliando as propriedades termofísicas da água na temperatura de 10C e considerando a temperatura da parede da tubulação como uniforme estime o coeficiente de transferência de calor no escoamento interno no trecho de tubulação entre os pontos 2 e 3 R 456 Wm²K 8 Água a 10C flui de um grande reservatório de uma hidrelétrica através de uma tubulação de ferro fundido com 750 mm de diâmetro interno para uma unidade geradora e é devolvida para o curso normal do rio a jusante em uma cota 30 m abaixo daquela da superfície do reservatório da hidrelétrica A vazão turbinada é igual a 20 m3s Considere que a tubulação tem um comprimento total de 70 m Determine a potência no gerador considerando um rendimento global turbina gerador de 88 Para isso é necessário usar o cálculo da perda de carga na tubulação Considere que o total das perdas de carga localizadas em todo o sistema seja de 20 do valor obtido para a perda de carga distribuída na tubulação R 4862 kW 9 Calcule a pressão em Pa na saída da torneira do desenho a seguir considerando que ela fornece 34069 m³h de água a 1556C para uma mangueira de jardim de comprimento L igual a 1524 m e diâmetro interno D de 1905 mm Considere que a altura média de rugosidade das paredes internas da mangueira é de 05588 mm Considerando que a pressão manométrica da água no distribuidor principal é constante e igual a 344738 Pa calcule o coeficiente de perda localizada K da torneira R 255676 Pa 161 3 10 Considere um segmento de tubulação horizontalmente disposto por onde ocorre um escoamento laminar de ar a 0C O escoamento no segmento de tubulação está dinamicamente estabelecido desenvolvido A tubulação é de ferro galvanizado tem 5 cm de diâmetro interno e 20 m de comprimento Considere que a diferença de pressão entre o início e o final do segmento considerado é de 2 Pa e que a massa específica do ar é constante ao longo deste segmento Calcule A a perda de carga entre o início e o final do segmento de tubulação B a vazão volumétrica do escoamento R 0158 m 322 m³h 11 Medições experimentais realizadas com manômetro eletrônico em um trecho retilíneo e horizontal de um canal aerodinâmico com paredes de acrílico desgastado com o tempo longo de uso revelaram os valores de pressão do gráfico a seguir O trecho de canal tem paredes de 2 m de comprimento e seção de 193 mm de largura por 146 mm de altura Nas medições a velocidade média do ar foi medida em 10 ms a massa específica do ar foi obtida no valor de 118 kgm³ e a viscosidade cinemática do ar foi obtida no valor de 1565 x 105 m²s Considere que a massa específica do ar é constante ao longo deste trecho de canal e desconsidere o cálculo de qualquer tipo de perda de carga local Com base nesses dados A calcule a perda de carga distribuída no trecho de canal aerodinâmico B calcule o fator de atrito f C estime uma rugosidade relativa média para as paredes do canal eD com base nos valores calculados e no diagrama de Moody Considere que o escoamento no trecho de canal aerodinâmico é dinamicamente estabelecido desenvolvido R 1229 Jkg 002 00004 12 Água a 20C escoa em um trecho de tubulação de ferro fundido com 20 anos de uso O trecho de tubulação está horizontalmente disposto tem 10 m de comprimento e diâmetro interno de 10 cm Considerando que há uma diferença de pressão entre o início e o final do trecho de tubulação de 50 kPa estime a vazão volumétrica R 4924 ls 13 Um sistema de arcondicionado movimenta ar a 10C a uma vazão de 200 m3min O duto principal tem uma seção transversal de 06 m por 027 m e é construído em chapa de aço galvanizada com isolamento térmico em todos os seus 66 m de comprimento Calcule a perda de pressão entre a entrada e a saída do duto R 776 Pa 14 Por um trecho de tubulação de aço comum com 30 m de comprimento e diâmetro interno de 5 cm escoa água a 20C com uma vazão volumétrica de 2 Ls Ao longo do trecho de tubulação existem as seguintes conexões com rosca uma válvula de gaveta uma válvula tipo globo e um cotovelo de 90 comum Com base nesses dados calcule a perda de carga total ao longo do referido trecho de tubulação R 1183 m 15 Água a 10C escoa em um trecho de tubulação de ferro fundido com 20 anos de uso O trecho de tubulação está horizontalmente disposto tem 2 m de comprimento e diâmetro interno de 10 cm Considerando que há uma diferença de pressão entre o início e o final do trecho de tubulação 4 de 10 kPa estime o coeficiente de transferência de calor Para obter a estimativa avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 10C R 188 kWm²K 16 Ar deve ser utilizado para resfriar um material sólido em formato de placa no qual ocorre geração interna de calor Furos de 1 cm de diâmetro foram feitos no material A espessura da placa é de 8 cm e a condição de contorno térmica na superfície dos furos é de fluxo de calor constante Ar é posto a fluir nos furos a velocidade média de 15 ms e temperatura de 20C Estime a taxa de transferência de calor removida pelo ar em cada furo se a temperatura máxima do material não deve exceder 200C Faça um desenho explicativo do fenômeno R 439 W 17 Ar escoa em um tubo que tem 40 mm de comprimento e 5 mm de diâmetro O escoamento pode ser caracterizado por um número de Reynolds de 1500 Considerando que a temperatura da parede do tubo permanece uniforme estime o coeficiente médio de transferência de calor para o ar Considere que as propriedades termofísicas do ar possam ser avaliadas na temperatura de 27C R 4433 Wm²K 18 Água escoa através de um tubo de ferro fundido rugoso de 38 mm de diâmetro a uma velocidade média de 18 ms e uma temperatura de 20C Estime o coeficiente de transferência de calor Para obter a estimativa avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 20C R 8968 Wm2K 19 Um tubo de condensador tem 6 m de comprimento e 2 cm de diâmetro Água de refrigeração entra no tubo a uma velocidade média de 25 ms A temperatura da parede do tubo pode ser considerada uniforme A temperatura média de mistura da água de refrigeração é de 12C Estime o coeficiente médio de transferência de calor Para o cálculo avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 12C R 85 kWm2C 20 A superfície de um duto circular aquecido é mantida a uma temperatura uniforme de 80C Água atravessa o duto com uma vazão mássica de 2 kgs O duto possui diâmetro interno de 3 cm e comprimento de 5 m A temperatura de mistura da água na seção de entrada vale 10C Estime a temperatura de mistura da água na seção de saída do duto quando o coeficiente médio de transferência de calor vale 11000 Wm2C R 4234 C 21 Água a 95C escoa a 1 ms através de um tubo rugoso e muito longo de paredes de concreto de 10 cm de diâmetro A rugosidade média da superfície do tubo é igual a 3 mm Estime o valor do coeficiente de transferência de calor Compare seu resultado ao valor obtido para tubos lisos e explique o que influencia na diferença entre os valores Para obter a estimativa avalie as propriedades termofísicas da água na temperatura de 95C R 19240 Wm²K 6418 Wm²K 22 Ar quente escoa através de um duto liso com seção transversal quadrada de 5 cm O ar entra no duto com temperatura de mistura de 70C e velocidade de 80 ms O duto possui 20 m de comprimento e podese considerar que as suas paredes permanecem com temperatura constante de 5C Decidiuse que se a temperatura do ar que deixa o duto for menor do que 50C o mesmo deve ser isolado Você recomenda que o duto seja isolado R Sim 23 Ar seco escoando com uma velocidade média do escoamento de 25 ms será aquecido passando através de uma tubulação aquecida eletricamente O diâmetro interno do tubo é de 05 cm e a seção de aquecimento possui 05 m de comprimento A seção de aquecimento é precedida por uma seção de tubulação sem aquecimento de tal maneira que o escoamento entra na seção de aquecimento com perfil de velocidades completamente desenvolvido Sabendo que a temperatura da parede da tubulação não pode exceder 100C e que a temperatura da entrada corresponde a 20C qual será a temperatura máxima do ar que deixa a seção de aquecimento R 823C 24 Ar a 10C entra em duto de seção transversal retangular com 10 m de comprimento A temperatura de mistura do ar que deixa o duto é de 40C As paredes internas do duto são mantidas 5 a 90C O escoamento possui vazão volumétrica de 005 m³s e pode ser caracterizado pelo número de Reynolds igual a 60000 Determine A a taxa de transferência de calor do ar B o coeficiente médio de transferência de calor por convecção R 179 kW 1306 Wm²K 25 Água entra em duto circular de 3 cm de diâmetro com velocidade média de 02 ms A superfície do duto está na temperatura uniforme de 80C e a temperatura de mistura da água que entra no duto é de 15C O coeficiente médio de transferência de calor por convecção é igual a 800 Wm2C Determine o comprimento do duto necessário para obter temperatura de saída de 35C Calcule também a taxa de transferência de calor R 287 m 1179 kW 26 Água escoa através de um duto aquecido de 10 cm de diâmetro a uma vazão volumetria de 02 ls A temperatura de mistura da água na entrada da seção de aquecimento é igual a 20C São transferidos 50 kW de potência para a água Calcule a temperatura de mistura da água no ponto em que ela deixa o tubo conforme o método visto nas videoaulas Despreze variações de energia cinética e potencial R 799C 27 Água a 20C é bombeada de um grande reservatório para um segundo grande reservatório com o nível da água 42 m mais alto que o nível da água do reservatório inferior Ambos os reservatórios estão abertos para a atmosfera e possuem variações desprezíveis nos níveis de água Uma bomba com rendimento de 85 é responsável pelo bombeamento da água entre os reservatórios a uma vazão volumétrica de 002 m³s O tubo que une os dois reservatórios possui comprimento total de 80 m diâmetro de 10 cm e é feito de ferro fundido A entrada do tubo é do tipo com canto vivo e a saída é abrupta Com base nessas informações calcule a potência no eixo da bomba R 114 kW 28 Uma bomba é necessária para movimentar óleo a 310 K de um terminal de descarga marítimo ao nível do mar para o tanque de armazenamento de uma refinaria que se encontra a 200 m de distância O diâmetro interno do tubo é 20 cm e é feito de ferro fundido e contém três cotovelos flangeados de 90 A vazão de operação é 0356 m3s Desprezando as perdas de carga na entrada e saída dos reservatórios determine a potência de eixo da bomba se sua eficiência é de 85 Se a entrada e saída dos tubos são do tipo abruptas estime a perda de carga em cada uma e a nova potência de eixo da bomba Considere entrada em canto vivo R 8368 kW 87076 kW 29 Água escoando através de um tubo com 40 mm de diâmetro e a vazão de 2 kgs deve ser aquecida de 25 C a 75 C pela manutenção da superfície do tubo a 100 C Qual é o comprimento de tubo em m necessário nessas condições R 878 m 30 Água entra em um tubo com vazão de 0015 kgs e temperatura de 20C No tubo que possui comprimento de 6 m e diâmetro de 15 mm a temperatura superficial é constante e igual a 30C Qual é a taxa de transferência de calor em W para a água ao longo do tubo R 3845 W 31 Água escoando através de um duto de seção transversal triangular triângulo equilátero de 50 mm de lado e a vazão de 25 kgs deve ser aquecida de 25 C a 75 C pela manutenção da 6 superfície do tubo a 100 C Qual é o comprimento de tubo em m necessário nessas condições R 637 m 32 Considere um duto com parede delgada com seção transversal triangular triângulo equilátero com 10 mm de lado e 2 m de comprimento Água entra no duto saindo de um grande reservatório a 02 kgs e 47C Se a superfície do duto for mantida a uma temperatura uniforme de 27C qual será a taxa de transferência de calor em kW desse processo R 1367 kW 33 Um duto com formato de triângulo equilátero feito de chapa de aço comercial rugosidade 0045 mm de 33 cm de lado é utilizado para aquecer uma vazão de ar de 2 m3s de 20 C a 40 C através de um sistema de resistências elétricas que garantem um fluxo de calor constante Que comprimento deve ter o duto em m para que a temperatura da parede na saída não ultrapasse 60 C R 1893 m 34 Ar atmosférico entra em um duto de aquecimento retangular sem isolamento térmico de 10 m de comprimento por 100 mm de largura e 50 mm de altura a temperatura de 60 C e vazão de 004 kgs A temperatura da superfície do duto é aproximadamente constante e igual a 15 C Qual é a taxa de transferência de calor em W para essas condições R 1533 W