Água a
escoa através de um tubo de concreto, para drenagem, com
de diâmetro interno, a uma vazão de
. Determine a queda de pressão para
de tubo horizontal. Resp:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que fala sobre água fluindo através de um tubo de concreto. A água está a
, o tubo tem um diâmetro interno de
e a água passa a uma vazão de
. A gente precisa descobrir qual é a queda de pressão ao longo de
desse tubo horizontal. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de dinâmica dos fluidos, como a equação de Darcy-Weisbach para calcular a perda de carga por atrito.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a velocidade do fluxo da água no tubo. Sabemos que a vazão mássica (
) é dada por:
Onde:
-
é a densidade da água (aproximadamente para água a ), -
é a área da seção transversal do tubo, -
é a velocidade da água.
A área
do tubo é:
Agora, rearranjando a equação para encontrar
:
Passo 3
Com a velocidade em mãos, vamos calcular o número de Reynolds para verificar o regime de escoamento (laminar ou turbulento):
Onde
é a viscosidade dinâmica da água a
, aproximadamente
. Substituindo:
Como
, o escoamento é turbulento.
Passo 4
Agora, precisamos determinar o fator de atrito (
) usando a equação de Colebrook:
Assumindo que o tubo de concreto é rugoso, vamos considerar uma rugosidade relativa (
) típica para concreto, por exemplo,
. Usando uma estimativa ou tabela, encontramos que
.
Passo 5
Com o fator de atrito, podemos calcular a queda de pressão (
) usando a equação de Darcy-Weisbach:
Onde:
-
é o comprimento do tubo ( ), -
é o diâmetro interno ( ).
Substituindo os valores:
Resposta
A queda de pressão é de
.
Exercícios relacionados
Água escoa numa tubulação de seção constante, cujo diâmetro do tubo é de
e a velocidade média é
. Na entrada do tubo, a pressão manométrica é de
. A saída do tanque se situa a
acima da entrada e a pressão de saída é atmosférica. Determine a perda de carga entre a entrada e a saída do tubo. Resp:
Um leito fluidizado, utilizando carvão, opera a 1145 K , o processo é limitado pela difusão de oxigênio contracorrente ao dióxido de carbono,
, formado na superfície da partícula de carvão. Assumindo, que o carvão é carbono sólido puro, com densidade de
e que a partícula é esférica com diâmetro de
.
e
) existe ao redor da partícula em abundância. Sob condições de combustão, a difusividade do oxigênio na mistura gasosa em 1145 K é
. Se regime permanente é assumido, calcule o tempo necessário para reduzir o diâmetro da partícula de carbono a
. Resp.:
.
Petróleo bruto do tipo leve (
com viscosidade semelhante ao óleo SAE 30) é bombeado horizontalmente através de um trecho de 1 milha de uma tubulação com 12 in de
diâmetro. A rugosidade média é de 0,01 in. A vazão é de . Calcule a potência requerida para acionar a bomba, se a sua eficiência é de
. Resp:
diâmetro. A rugosidade média é de 0,01 in. A vazão é de
Um bocal de combate a incêndio é suprido por meio de uma mangueira revestida com borracha, lisa, tendo
de comprimento e 1,5 in de diâmetro. Água de um hidrante é levada a uma bomba elevadora de pressão no caminhão dos bombeiros, à pressão de 5 psig. Nas condições de projeto, a pressão na entrada do bocal é de 100 psig e a queda de pressão ao longo da mangueira é de 33 psi por
de comprimento. Determine a) a vazão volumétrica de projeto, b) a velocidade de saído do bocal e c) a potência requerida para acionar a bomba elevadora de pressão, se a sua eficiência for de
. Resp: a)
, b)