Lista de Exercícios de Mecânica dos Fluidos Aplicada - 2023-2

Lista de Exercícios de Mecânica dos Fluidos Aplicada 1) Considere um tubo horizontal de aço galvanizado de 1,22 m de diâmetro que simula o oleoduto do Alasca. A vazão de óleo é de 265 milhões de litros por dia, com massa específica de 910 kg/m3 e viscosidade de 0,01 kg/(m . s). Cada bomba ao longo do oleoduto eleva a pressão do óleo para 8 Mpa, que então se reduz, devido à perda de carga, para 400 kPa na entrada da próxima bomba. Calcule (a) a distância apropriada entre as estações de bombeamento e (b) a potência necessária, se as bombas têm 88% de rendimento. Resposta: (a) 188 km; (b) 26,5 MW 2) Água a 20 °C deve ser bombeada por um tubo de 610 m do reservatório 1 para o reservatório 2 a uma taxa de 85 L/s. Se o tubo é de ferro fundido de 150 mm de diâmetro e a bomba tem 75% de rendimento, qual é a potência necessária, em hp, para a bomba? Resposta: 204 hp 3) Para o sistema na Figura a seguir, se o fluido é óleo SAE 10W a 20 °C, determine a vazão em m3/h. O escoamento é laminar ou turbulento? Dados: massa específica do óleo = 870 kg/m3 viscosidade dinâmica = 1,04 x 10-1 kg/(m.s) Resposta: 19,6 m3/h; escoamento laminar (Re = 1450) 4) A pequena turbina da Figura a seguir extrai 400 W de potência do escoamento da água. Ambos os tubos são de ferro forjado. Calcule a vazão em m3/h. Resposta: 15 m3/h 5) A Figura a seguir mostra um ensaio de perdas para um filtro espesso. A vazão no tubo é de 7 m3/min e a pressão a montante é de 120 kPa. O fluido é ar a 20 °C. Usando a leitura do manômetro de coluna de água, estime o coeficiente de perda K do filtro. Resposta: K = 2,5 6) Uma bomba com rendimento de 70% fornece água a 20 °C de um reservatório para outro 6,1 metros mais alto, como mostrado na Figura a seguir. O sistema de tubulação consiste em 18,3 m de tubo de aço galvanizado de 50 mm de diâmetro, uma entrada reentrante, dois cotovelos rosqueados de 90° de raio longo, uma válvula rosqueada de gaveta aberta e uma saída em canto vivo. Qual é a potência de entrada necessária em hp? A vazão é 11,3 L/s. Resposta: 5,5 hp 7) O tubo de água na Figura a seguir está inclinado para cima a 30°. O tubo é liso e tem 25 mm de diâmetro. A válvula globo flangeada está completamente aberta. Se o manômetro de mercúrio indica uma leitura de 178 mm, qual é a vazão em L/s? Resposta: 0,84 L/s 8) A bomba d’água na Figura a seguir mantém uma pressão de 45 kN/m2 no ponto 1. Há um filtro, uma válvula de disco aberta pela metade e dois cotovelos normais rosqueados. Há 24 m de tubo de aço comercial de 100 mm de diâmetro. (a) Se a vazão é de 11 L/s, qual é o coeficiente de perda do filtro? (b) Se a válvula de disco é aberta totalmente e Kfiltro = 7, qual é a vazão resultante? Resposta: (a) K = 9,7 (b)Q = 0,0136 m3/s 9) Na Figura encontram-se 38 m de tubo de 50 mm, 23 m de tubo de 150 mm e 46 m de tubo de 75 mm, todos de ferro fundido. Há também dois cotovelos de 90° e uma válvula globo aberta, todos flangeados. Se a elevação de saída é zero, qual é a potência em hp extraída pela turbina quando a vazão é de 4,5 L/s de água a 20°C? Resposta: 1,32 hp 10) Na Figura seguir a entrada do tubo é em canto vivo. Se a vazão é 0,004 m3/s, qual a potência, em W, extraída pela turbina? Resposta: 840 W