• Corrente 1: alimentada a à , por um tubo de diâmetro 2 cm .
  • Corrente 2: alimentada a à , por um tubo de diâmetro 2 cm .
    Considere que os fluidos têm propriedades de transporte similares e adote: Pa.s para os cálculos. O misturador em T está conectado em um tubo de diâmetro 5 cm e 5 m de comprimento. Considerando a simulação de sistema por CFD, responda:
  • Quais velocidades devem ser definidas nas entradas? Quais seriam as demais condições de contorno (para as variáveis pressão e velocidade) a serem definidas na saída e nas paredes.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um sistema de mistura de fluidos usando um misturador em formato de T. Temos duas correntes de fluido entrando no misturador, cada uma com sua taxa de fluxo, temperatura e diâmetro de tubo. Precisamos calcular as velocidades que devem ser definidas nas entradas para a simulação de CFD. Além disso, precisamos definir as condições de contorno para pressão e velocidade na saída e nas paredes do tubo. Para isso, vamos usar conhecimentos de mecânica dos fluidos, como cálculo de áreas e velocidades, além de entender as condições típicas usadas em simulações CFD.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a área de cada tubo de entrada usando a fórmula da área do círculo:
Onde é o diâmetro do tubo.
Para a Corrente 1:
Para a Corrente 2:
Agora, vamos calcular a velocidade de cada corrente usando a fórmula:
Onde é a taxa de fluxo.
Para a Corrente 1:
Para a Corrente 2:

Passo 3

Agora, vamos definir as condições de contorno para a simulação CFD:
  • Entradas (Inlets): Vamos definir as velocidades que calculamos nos inlets:
    • Corrente 1:
    • Corrente 2:
  • Saída (Outlet): Normalmente, definimos uma condição de pressão na saída. Podemos assumir que a pressão é atmosférica, ou seja, (referência).
  • Paredes: Nas paredes do tubo, aplicamos a condição de “no-slip”, ou seja, a velocidade é zero:

Resposta

As velocidades definidas nas entradas são aproximadamente para a Corrente 1 e para a Corrente 2. As condições de contorno adicionais são:
  • Saída: Pressão definida como
  • Paredes: Velocidade (condição de “no-slip”)

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