Resolução Lista 2-2022 2

Resolução 2ª lista de exercícios – Máquinas hidráulicas Luiz Gustavo Weber Hungria de Camargo 1) De forma geral, a mecânica dos fluídos pode ser entendida como a parte da mecânica que estuda especificamente o comportamento dos fluidos em diferentes situações, podendo estas serem situações de hidrostática e de hidrodinâmica. 2) Durante o estudo de maquinas hidráulicas, é de suma importância termos noção acerca da mecânica dos fluidos, uma vez que seremos capazes de compreender e avaliar matematicamente os diferentes comportamentos que os fluidos podem ter em diferentes condições, uma vez que os fluidos respeitam a conservação de massa, quantidade de movimento ou momento linear e momento angular, de energia, e de entropia. 3) O estudo e a aquisição de noções sobre os fluidos, vem sido construída desde muito tempo atrás, a partir de necessidades especificas que muitas vezes motivaram cientistas e matemáticos a se aprofundarem cada vez mais no assunto e buscarem ainda mais explicações e soluções para determinados questionamentos. 4) Podemos dizer que os fluidos podem assumir dois regimes de “operação”, uma vez que estes podem se encontrar parados em algum sistema (hidrostática) ou em movimento (hidrodinâmica). 5) Os fluidos encontrados com maior frequência operando em maquinário industrial são: ar, água, gases de combustão, vapor da água e óleos minerais. 6) Dentro da indústria madeireira, conseguiríamos notar o uso massivo do estudo dos fluidos. Desde processos simples e essenciais (ex: irrigação de mudas) para qualquer tipo de atividade, passando por processos intermediários (ex: exaustão de gases tóxicos utilizados em processos industriais) e processos finais (ex: sistema interno de freios hidráulicos, transmissões de potencia). 7) A definição completa de fluido pode ser tida como sendo uma substância não sólida que, devido a sua pouca coesão intermolecular, carece de forma própria e tende a adotar a forma do recipiente que o contém. 8) Os fluidos podem ser classificados como líquidos ou gasosos. 9) Podemos citar inúmeras diferenças entre as substancias solidas, liquidas e gasosas, dentre elas o grau de agitação das moléculas e a própria entropia, bem como a capacidade de assumir formas e de variar o volume. Por exemplo, os sólidos oferecem grande resistência a mudança de forma e volume. Os líquidos, oferecem grande resistência a mudança de volume, porém não de forma. Os gases, oferecem pouca resistência a mudança de forma e volume. Vale lembrar também que nenhum fluído encontrado na natureza é completamente incompressível. 10) Algumas das propriedades importantes dos fluidos são: massa específica, volume específico, peso específico, viscosidade, pressão, pressão de vapor, temperatura, tensão superficial e escoamento. 11) É essencial que tenhamos o conhecimento das propriedades dos fluidos, uma vez que elas impactam diretamente no comportamento e “reação” dos mesmos em diferentes situações. 12) Volume do reator: raio= 0,125m; altura = 0,5m ; volume = pi*rˆ2 *h ; Volume= 0,0245m3; massa específica = 22kg/ 0,0245m3 = 897,96 kg/m3. 13) 14) Existem diversas interações entre as propriedades dos fluidos, ou em outras palavras, podemos dizer que a alteração de uma propriedade pode acarretar na mudança de outras. Como por exemplo, se alterarmos tanto a temperatura da água quanto a pressão da água, esta terá sua massa específica alterada e por consequência o volume específico alterado. 15) Pressões lidas em manômetros podem ser chamadas de pressão manométrica ou relativa. Os valores correspondentes para a pressão de 120 kPa são: 17,4 Psi, 1,22 kgf/cm2 e 1,2 bar. 16) A pressão absoluta é tida como a soma da pressão manométrica com a pressão atmosférica local, portanto p(abs)= 101+120 = 221 kPa. 17) Para a solução deste problema podemos utilizar a formula: p= u*g*h ; p = 960*9,8*2,5= 23,52 kPa. 18) A tensão superficial de um líquido, nada mais é que a formação de uma fina película sob um liquido, capaz muitas vezes de suportar algumas massas como insetos e pequenas partículas, sem que elas afundem. A explicação para essa propriedade é devido a diferença das atrações entre as moléculas que compõe a agua havendo assim a contração do líquido. Em outras palavras, as moléculas de agua sempre se atraem de forma igual, contudo as moléculas que estão na superfície não tem outras moléculas acima para fazer essa interação. 19) Os escoamentos são comumente classificados dentro de algumas categorias, podendo então ser um escoamento uni, bi e tridimensional; Escoamento em regime permanente e transiente; Escoamento uniforme e não uniforme; Escoamento rotacional e irrotacional; Escoamento laminar e turbulento; Escoamento compressível e incompressível. 20) A manifestação mais clara de que o escoamento pode afetar a movimentação de um fluido, esta na classificação de escoamento em regime permanente e transiente, uma vez que no primeiro, as propriedades do fluido se mantem intactas ao longo do percurso, já no segundo caso, as propriedades variam com o tempo. 21) Resolução na folha em anexo ao final do pdf. 22) Resolução na folha em anexo ao final do pdf. 23) Resolução na folha em anexo ao final do pdf. 24) Resolução na folha em anexo ao final do pdf. 25) Resolução na folha em anexo ao final do pdf. 26) Resolução na folha em anexo ao final do pdf 27) 28) 29) Resolução na folha em anexo ao final do pdf. Qm(Kg/s) D (m) V (m/s) N Re 0,01 0,015 0,057744993 1,08271862 0,05 0,015 0,288724965 5,413593099 0,1 0,015 0,577449931 10,8271862 0,2 0,015 1,154899861 21,6543724 0,5 0,015 2,887249653 54,13593099 1 0,015 5,774499306 108,271862 2 0,015 11,54899861 216,543724 5 0,015 28,87249653 541,3593099 Qm(Kg/s) D (m) V (m/s) N Re 0,25 0,005 12,99262344 81,20389649 0,25 0,01 3,24815586 40,60194824 0,25 0,015 1,443624826 27,0679655 0,25 0,02 0,812038965 20,30097412 0,25 0,025 0,519704938 16,2407793 0,25 0,03 0,360906207 13,53398275 0,25 0,035 0,26515558 11,60055664 0,25 0,04 0,203009741 10,15048706