Lista Intro Às Máquinas Hidráulicas-2023 1

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS MÁQUINAS HIDRÁULICAS 1) O que são máquinas de fluxo? 2) O que são máquinas hidráulicas? 3) Como as máquinas hidráulicas devem ser entendidas nesta disciplina? 4) Explique de forma detalhada um exemplo das transformações que ocorrem entre as modalidades de energia em uma máquina hidráulica. 5) Considerando os fluidos de trabalho empregados, quais seriam as diferenças existentes entre as máquinas hidráulicas e máquinas térmicas. 6) Como as máquinas hidráulicas podem ser classificadas. 7) O que são turbomáquinas? 8) O que são máquinas de deslocamento positivo. 9) Diferencie as máquinas motrizes das operatrizes 10)Cite ao menos três características que diferenciam as turbomáquinas e as máquinas de deslocamento positivo. 11)Exemplifique algumas situações do emprego das máquinas hidráulicas na indústria madeireira. INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS FLUIDOS 1) Do que trata a mecânica dos fluidos? 2) Qual a importância da mecânica dos fluidos no entendimento das máquinas hidráulicas? 3) Explique como ocorreu o desenvolvimento da mecânica dos fluidos. 4) Do que trata a Hidrostática e a Hidrodinâmica? 5) Quais são os principais fluidos empregados industrialmente? 6) Cite exemplos de aplicações referentes ao estudo dos fluidos na indústria madeireira. Propriedades dos Fluidos 2) Como os fluidos podem ser classificados? 3) Quais são as principais diferenças entre as substâncias sólidas, líquidas e gasosas? 4) Liste algumas propriedades importantes dos fluidos. 5) Qual a importância do conhecimento e determinação das propriedades dos fluidos? 6) Um determinado fluido se encontra acondicionado em um reator de formato cilíndrico e 0,25m de diâmetro. Sabendo que este dispositivo apresenta 0,5m de altura e está completamente carregado com 22kg deste fluido. Determine a massa específica desta substância. 7) Procure em fontes bibliográficas as principais propriedades dos seguintes fluidos: Água, Ar, Etanol, Gasolina, Ácido Sulfúrico. 8) Comente sobre as interações entre as propriedades dos fluidos. 9) Um manômetro digital é conectado a um determinado reservatório de ar comprimido que indica uma pressão de 120 KPa. A informação visualizada (120 KPa) pode ser considerada como uma pressão relativa ou absoluta? Determine as pressões correspondentes na unidade prática (kgf/cm², PSI e Bar). 10)Caso o reservatório estivesse alocado ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é igual a 101 KPa, qual seria a pressão absoluta do sistema. 11)Uma substancia líquida, com massa específica igual a 960 Kg/m³, está contida em um reservatório de formato cilíndrico. Sabe-se que o líquido preenche completamente o reservatório. Determine a pressão hidrostática (em KPa) em um ponto dentro deste reservatório caso este ponto esteja em uma profundidade de 2,5 m em relação ao topo do reservatório. Considere g=9,8m/s². 12)Explique de forma simplificada o efeito da tensão superficial e a coesão molecular de um determinado fluido ao entrar em contato com uma tubulação. TIPOS DE ESCOAMENTO 1) Como os escoamentos podem ser classificados? 2) Explique como as características de um escoamento poderiam afetar a movimentação de um fluido. 3) Calcule a velocidade no Ponto 2 da tubulação. Considere que o fluxo seja conduzido do Ponto 1 para o Ponto 2 e que o mesmo seja livre de fricção. Ponto 1: Qm1=0,2kg/s D1=0,06m ρ=840kg/m³ Ponto 2: D2=0,01m 4) Calcule as velocidades nos Pontos 2 e 3 da tubulação. Considere que o fluxo seja conduzido do Ponto 1 para os Pontos 2 e 3 e que o mesmo seja livre de fricção. Ponto 1: Qv1=5m³/h D1=0,08m Ponto 2: Qv2=2m³/h D2=0,01m Ponto 3: D3=0,02m 4) Determine se o sistema abaixo opera com um dispositivo motriz ou operatriz. Calcule a carga dinâmica (Ht em m) do sistema. Considere γ=9800N/m³, g=9,8m/s². Ponto 1: Ponto 2: P1=80KPa P2=240KPa V1=1m/s V2=6m/s Z1=3m Z2=12m 5) Calcule o Trabalho teórico (MJ) e a Potência teórica (KW) caso o sistema do exercício anterior operasse com uma vazão de 3000l/h durante 8 horas contínuas. 6) Determine se o sistema abaixo opera com um dispositivo motriz ou operatriz. Calcule a carga dinâmica (Ht em m) do sistema. Considere γ=9800N/m³, g=9,8m/s². Ponto 1: Ponto 2: P1=80KPa P2=240KPa QV1=8m³/h D2=0,01m D1=0,02m Z2=5m Z1=2m 7) Calcule o Trabalho teórico (MJ) e a Potência teórica (KW) caso o sistema do exercício anterior operasse durante 4 horas contínuas. 5) Um sistema elevatório apresenta vazão mássica de 0,06kg/s de uma determinada substância. Sabendo que este tanque apresenta 0,5m de diâmetro e 2m de altura, calcule o tempo necessário em horas para enchê-lo completamente. Considere ρ=998kg/m³. 6) Uma unidade industrial demanda em seu processo uma vazão de água de 90m³ por turno (8 horas). Considerando que a água apresenta densidade igual a 998kg/m³, determine o diâmetro da tubulação em milímetros (mm) que esta linha deve apresentar para suprir a demanda. Recomenda-se manter uma velocidade de escoamento de 2m/s. 7) Uma unidade industrial possui um reservatório de 40m³, sabendo que um processo demanda 40l/min, estime o número de turnos inteiros que este reservatório pode ser utilizado sem ser reabastecido. Considere que um turno corresponde a 8 horas de operação ininterrupta. 8) Determinar a vazão volumétrica (QV) em litros por hora (l/h) e o tipo de escoamento (laminar, transicional ou turbulento) para um sistema que possui as seguintes características: D=0,08m, V=2,2m/s e v=700.10⁻⁶m²/s. Calcule ainda qual seria a velocidade crítica para o escoamento se tornar plenamente em regime turbulento. TEORIA SOBRE O ESCOAMENTO DOS FLUIDOS 1) Determine a pressão (KPa) na seção 2. Considere neste caso que o escoamento ocorre de maneira contínua, ideal (livre de fricção) e sem a interação com uma máquina hidráulica. ρ=980kg/m³, g=9,8 m/s². Ponto 1: Ponto 2: Qm1=0,2kg/s D2=0,01m D1=0,03m Z2=2m P1=110KPa Z1=2m 2) Determine o diâmetro (m) da tubulação na seção 2. Considere neste caso que o escoamento ocorre de maneira contínua, ideal (livre de fricção) e sem a interação com uma máquina hidráulica. ρ=980kg/m³, g=9,8 m/s². Ponto 1: Ponto 2: Qm1=1,88kg/s P2=114KPa D1=0,02m Z2=1m P1=100KPa Z1=1m 3) Determine a pressão (KPa) na seção 2. Considere neste caso que o escoamento ocorre de maneira contínua, ideal (livre de fricção) e sem a interação com uma máquina hidráulica. ρ=980kg/m³, g=9,8 m/s². Ponto 1: Ponto 2: Qm1=0,3kg/s D2=0,03m D1=0,01m Z2=3m P1=98KPa Z1=1m 8) Determine se o sistema abaixo opera com um dispositivo motriz ou operatriz. Calcule a carga dinâmica (Ht em m) do sistema. Considere γ=9800N/m³, g=9,8m/s². Ponto 1: P₁=101KPa QV₁=6m³/h D₁=0,3m Z₁=2m Ponto 2: P₂=101KPa D₂=0,3m Z₂=8m 9) Calcule o Trabalho teórico (MJ) e a Potência teórica (KW) caso o sistema do exercício anterior operasse durante 2 horas contínuas. 10) Determine se o sistema abaixo opera com um dispositivo motriz ou operatriz. Calcule a carga dinâmica (Ht em m) do sistema, o Trabalho teórico (MJ) e a Potência teórica (KW) caso o sistema operasse durante 24 horas contínuas. Considere γ=9800N/m³, g=9,8 m/s². Ponto 1: P₁=101KPa QV₁=600m³/h D₁=3m Z₁=30m Ponto 2: P₂=101KPa D₂=3m Z₂=10m NR 9) Calcule o Trabalho teórico (MJ) e a Potência teórica (KW) caso o sistema do exercício anterior operasse durante 2 horas contínuas. 10) Determine se o sistema abaixo opera com um dispositivo motriz ou operatriz. Calcule a carga dinâmica (Ht em m) do sistema, o Trabalho teórico (MJ) e a Potência teórica (KW) caso o sistema operasse durante 24 horas contínuas. Considere γ=9800N/m³, g=9,8 m/s². Ponto 1: P₁=101KPa QV₁=600m³/h D₁=3m Z₁=30m Ponto 2: P₂=101KPa D₂=3m Z₂=10m NR