Determine o fator de atrito de Fanning e a queda de pressão nas seguintes situações:
(ii) escoamento de de óleo de milho na temperatura de ( ; Pa.s) em uma tubulação de aço inoxidável de 33 m de comprimento e 51 mm de diâmetro interno.

Passo 1

Ok, vamos lá! Temos que determinar o fator de atrito de Fanning e a queda de pressão para o escoamento de óleo de milho. O que precisamos aqui é entender conceitos de mecânica dos fluidos, como o cálculo do número de Reynolds, identificação do regime de escoamento (laminar ou turbulento), e depois usar essas informações para achar o fator de atrito e a queda de pressão. Vamos precisar das fórmulas para fluxo em tubos, propriedades do fluido (densidade e viscosidade) e características do tubo (comprimento e diâmetro).

Passo 2

Primeiro, vamos converter a taxa de escoamento de para metros cúbicos por segundo ( ). Isso facilita os cálculos:

Passo 3

Agora, vamos calcular a velocidade média do fluido no tubo. A fórmula para velocidade é:
Onde é a área da seção transversal do tubo. O diâmetro interno é 51 mm, então em metros fica . A área é:
Então, a velocidade é:

Passo 4

Com a velocidade, vamos calcular o número de Reynolds ( ) para identificar o regime de escoamento. A fórmula é:
Dados:
Calculando:

Passo 5

Com , vimos que é maior que 4000, o que indica que o escoamento é turbulento. Nesse caso, usaremos a fórmula de Colebrook para encontrar o fator de atrito de Fanning, mas para simplificar, podemos usar aproximações ou tabelas.
Uma aproximação comum para o fator de Fanning em escoamento turbulento é:
Aplicando:

Passo 6

Agora, vamos calcular a queda de pressão ( ) usando a fórmula:
Dados:
Calculando:
Primeiro, calculamos cada parte:
Então:

Resposta

O fator de atrito de Fanning é aproximadamente e a queda de pressão na tubulação é de cerca de .

Exercícios relacionados

Determine o fator de atrito de Fanning e a queda de pressão nas seguintes situações:
(i) escoamento de de óleo de algodão na temperatura de ; Pa.s) em uma tubulação de aço comercial de 110 m de comprimento e 127 mm de diâmetro interno;
Qual diâmetro de tubulação é recomendado para processos que operam nas seguintes situações descritas abaixo:
a) Caldo de cana bruto (não clarificado), a Pa.s) e vazão igual a .
Suco de laranja concentrado com Brix e de polpa a ) escoa a uma vazão mássica de , em uma tubulação de 103 m de comprimento e diâmetro interno de . Nessas condições de concentração e temperatura, o comportamento reológico do suco de laranja pode ser considerado pseudoplástico, com índice de consistência igual a 1,3 Pa e índice de comportamento igual a 0,77 . Determine o fator de atrito e a perda de carga provocada pelo atrito ao longo desse trecho de tubo
Utilize a expressão de Colebrook para calcular o fator de atrito de Fanning e a queda de pressão de suco de cana clarificado a Pa.s) escoando a uma vazão de 20000 kg/h em uma tubulação de aço comercial de 134 m de comprimento e 76,2 mm de diâmetro interno.