Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 46
A viscosidade de alguns fluidos muda quando um campo elétrico é aplicado sobre eles. Tal fenômeno é conhecido como efeito reológico (ER) e os fluidos que apresentam tal comportamento são denominados fluidos ER. Modelo plástico Bingham para tensão de cisalhamento, expresso pela equação , é muito usado para descrever o comportamento dos fluidos ER devido à sua simplicidade. Uma das aplicações mais promissoras dos fluidos ER é a embreagem ER. A embreagem ER multidiscos típicos consiste em vários discos de aço espaçados igualmente de raio interno e raio externo , deles acoplados ao eixo de entrada. A folga h entre discos paralelos é preenchida com fluido viscoso. (a) Determine a equação do torque gerado pela embreagem quando o eixo de saída está estacionário e (b) calcule o torque para uma embreagem ER com para , e se o fluido for com , e .
Passo 1
O gradiente de velocidade em qualquer parte do óleo de espessura de filme h é:
Em que é a velocidade tangencial relativa às placas montadas na carcaça.
Passo 2
Logo temos que, a tensão de cisalhamento da parede em qualquer lugar na superfície de uma placa montada no eixo de entrada a uma distância r do eixo de rotação é expressa como sendo:
Em seguida, a força de cisalhamento atuando em uma área diferencial na superfície de um disco e a geração de torque associada a ele são expressas como sendo:
Passo 3
Continuando com a integração, temos que:
Este é o torque transmitido por uma superfície de uma placa montada no eixo de entrada.
Passo 4
Portanto, o torque transmitido pelas duas superfícies das placas fixadas ao eixo de entrada na embreagem se torna...
Note que e substituindo...
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)