Enunciado

Dois tubos com diâmetro e materiais idênticos estão conectados em paralelo. O comprimento do tubo A é o dobro do comprimento de tubo B. Assumindo que o escoamento seja completamente turbulento em ambos os tubos e, portanto, que o fator de atrito não dependa do número de Reynolds, e desprezando as perdas menores, determine a razão entre as vazões nos dois tubos.

Passo 1

Bom, pessoal, nesse exercício queremos saber qual a razão entre as vazões nos dois tudos.

Primeiramente, vamos considerar o seguinte diagrama, facilitando nossa compreensão:

Passo 2

Quando temos tubos paralelos, a perda de carga deve ser igual nos dois tubos, uma vez que o diferencial de pressão e as pressões nas junções P A e P B são iguais. Assim, podemos representar h L para os dois:

h L = f L D V 2 2 g

Como a vazão é dada através da velocidade pela expressão v ˙ = V A , logo:

h L = f L D 1 2 g v ˙ A 2

Em se tratando de um tubo, podemos substituir a área:

h L = f L D 1 2 g v ˙ π D 2 4 2

Organizando:

h L = f L D 1 2 g v ˙ 2 π 2 D 4 16

h L = f L D 1 2 g 16 v ˙ 2 π 2 D 4                 ∴                 h L = 8 f L π 2 D 5 v ˙ 2 g

Assim, podemos isolar a vazão:

v ˙ = π 2 D 5 h L g 8 f L

Passo 3

Com a expressão final do passo 2 , estabelecemos uma contante, para tratar da vazão em relação ao comprimento, logo:

v ˙ = k L

Onde k = π 2 D 5 h L g 8 f .

Voltamos lá no nosso diagrama e vamos relacionar as vazões em A e B . Como o comprimento do tubo A é o dobro do comprimento de tubo B , ou seja, L A = 2 L B , temos:

v A ˙ v B ˙ = k L A k L B = k L A × L B k

= L B 2 L B = L B 2 L B = 1 2 = 0,707

Prontinho!!

Resposta

v A ˙ v B ˙ = 0,707

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