Qual a vazão com que a água escoa em uma tubulação de 2 cm de diâmetro, sabendo-se que o número de Reynolds do escoamento é igual a
?
Dados: massa específica da água:
; viscosidade da água na temperatura de escoamento:
. s R:
.
Dados: massa específica da água:
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente precisa encontrar a vazão de água que está escoando em uma tubulação com diâmetro de 2 cm, sabendo que o número de Reynolds desse escoamento é
. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de mecânica dos fluidos, especificamente relacionados ao número de Reynolds e à fórmula da vazão.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o número de Reynolds. Ele é uma grandeza adimensional usada para prever o tipo de escoamento de um fluido, seja laminar ou turbulento. A fórmula do número de Reynolds (
) é:
Onde:
-
é a massa específica do fluido (kg/m³) -
é a velocidade do fluido (m/s) -
é o diâmetro da tubulação (m) -
é a viscosidade dinâmica do fluido (Pa·s)
Passo 3
Nosso objetivo é encontrar a vazão (
), que está relacionada à velocidade (
) pela fórmula:
Onde
é a área da seção transversal da tubulação. Primeiro, precisamos encontrar
usando a fórmula do número de Reynolds.
Passo 4
Vamos reorganizar a fórmula do número de Reynolds para encontrar a velocidade
:
Agora, vamos substituir os valores que temos:
Passo 5
Agora, vamos calcular:
Então, a velocidade da água na tubulação é de 10 m/s.
Passo 6
Com a velocidade encontrada, podemos calcular a vazão
. Primeiro, vamos achar a área da seção transversal da tubulação. A área
de um círculo é dada por:
Substituindo
:
Passo 7
Agora, aplicamos a fórmula da vazão:
Convertendo para litros por segundo (
):
Resposta
A vazão da água na tubulação é aproximadamente 3,14 L/s.
Exercícios relacionados
Em uma tubulação, com duas seções
e
de diâmetros diferentes, escoa água com vazão volumétrica igual a 0,942 L/s. Se as seções A e B possuem, respectivamente, diâmetros de 2 e 4 cm , determine a redução de velocidade da água, em
, entre as seções A e B. R: 2,25 m/s.
Um oleoduto com 6 km de comprimento e diâmetro uniforme opera com um gradiente de pressão de
transportando um derivado de petróleo de massa específica
. Se a cota da seção de saída do oleoduto situa-se 14 m acima da cota de entrada, e considerando que a aceleração da gravidade local é
. Determine a perda de carga total associada ao escoamento. R: 16
Um joelho reversor é utilizado para defletir água (
em um ângulo de
, antes que o fluido seja descarregado na atmosfera, a uma taxa de 14 kg por segundo. Determine as componentes de reação
e
, sabendo que a pressão manométrica na seção de entrada é igual a
e a seção reta do joelho é igual a
.
Resp: .
Resp:
Uma barra de chumbo
) com 15 cm de comprimento é colada pela extremidade numa barra de cobre (
) de 25 cm de comprimento. As duas barras são perfeitamente isoladas em suas partes laterais. As seções transversais das duas barras são iguais a um quadrado com lados iguais a 12 mm . A extremidade livre da barra de chumbo encontra-se fixada numa parede que é mantida a
, e a extremidade livre da barra de cobre é fixada numa parede que é mantida a
. Calcular a temperatura na junção entre as duas barras e a taxa total de transferência de calor.