Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 9
No Capítulo 1 foi afirmado que, para líquidos incompressíveis, o trabalho de escoamento pode normalmente ser desprezado na equação da energia para escoamentos em regime estacionário (Equação 1.12d). No oleoduto que atravessa o Alasca, a alta viscosidade do óleo e as longas distâncias causam quedas de pressão significativas, sendo então razoável o questionamento se o trabalho de escoamento deve ser considerado. Seja um comprimento de duto L = 100 km com diâmetro D = 1,2 m, com uma vazão mássica de óleo . As propriedades do óleo são , e . Calcule a queda de pressão, o trabalho de escoamento e o aumento de temperatura causados pelo trabalho de escoamento.
Passo 1
Faaaaaaaaaaaaalaa galerinha!!
Bora continuar?!
Bom antes de calcular a queda de pressão no tubo precisamos saber se o fluxo é laminar ou turbulento, certo?
Então vamos começar calculando o número de Reynolds:
Onde é a vazão mássica total, o diâmetro do tubo e a viscosidade do fluido em questão, o óleo.
Substituindo:
Como Reynolds é menor que 2300 o fluxo é laminar !!
Passo 2
Nós ainda precisamos achar o gradiente de pressão associado ao escoamento, ok?
Nós já vimos que:
E para o fluxo laminar:
Então o gradiente de pressão será:
O único dado que nós ainda não temos é Mas nós sabemos como calcular, não é?
Achando a velocidade:
E com a velocidade nós podemos achar a queda da pressão:
Podemos deixar esse gradiente com uma carinha melhor:
Passo 3
Nós ainda queremos calcular o trabalho de fluxo, certo?
E como podemos calcular??
Simples!! Basta usarmos:
Se nós temos todos os dados é só substituir:
Mas calmem lá !! Ainda precisamos achar o aumento da temperatura causada pelo trabalho de escoamento.
Se todo o trabalho for transformado em calor:
E substituindo o calor na equação:
Colocando nossos dados:
Essa foi legal, não foi?