Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 209
Todos os grandes portos são equipados com barcos de combate a incêndio em navios cargueiros. Uma mangueira com de diâmetro está conectada à descarga de uma bomba de em um desses barcos. O bocal conectado à extremidade da mangueira tem um diâmetro de . Se a descarga do bocal for mantida acima da superfície da água, determine a vazão volumétrica através do bocal, a altura máxima que a água poderia atingir e a força sobre o barco se o jato de água for dirigido horizontalmente sore a popa.
Passo 1
A equação da Primeira Lei da Termodinâmica se dá:
Considerações Iniciais:
- Escoamento Uniforme;
- Escoamento Estacionário;
- Somente ;
- Sem Transferência de Calor ;
- Sem Variação de Energia Interna
- Propriedades Uniformes na Saída;
- Pressões Atmosféricas na Entrada e Saída.
Passo 2
Pelas considerações feitas no passo 1, temos:
Assim, estaremos analisando a saída:
Pela continuidade temos que:
Passo 3
Calculando .
Sendo:
;
;
;
;
.
Temos:
Utilizando programas matemáticos temos:
Passo 4
Determinando a vazão volumétrica através do bocal.
Sendo:
;
.
Temos:
Passo 5
Determinando a altura máxima que a água poderia atingir.
Sendo:
;
;
;.
Temos:
Passo 6
Determinando a força sobre o barco se o jato de água for dirigido horizontalmente sore a popa.
Aplicando a equação de movimento de acordo com as considerações do Passo 1 e analisando em apenas a saída, temos:
Sendo:
;
;.
Temos: