P2 de Mecânica dos Fluidos da USP - 2018.2

Em um sistema de movimentação de ar apresentado na figura há entrada de ar pela seção 1-1, seguida de um trocador de calor que pode aquecer o ar (condição A) ou não aquecer (condição B). Em seguida o ar é inserido em uma caixa de distribuição de ar podendo escoar para três saídas nas seções 3-3, 4-4 e 6-6. Na seção 5-5 há um pistão que pode movimentar-se ou estar travado em repouso. Na seção 6-6 há um tubo de Pitot posicionado de modo a medir uma velocidade que tem um valor muito próximo ao valor da velocidade média nesta seção transversal, seguido por um ventilador auxiliar.

São dados:

• Na seção 1-1: Vazão em massa , massa específica e área
• Na condição A o trocador de calor aquece o ar e sua massa específica na seção 2-2 é
• As áreas das seções de saída são: e

Pede-se:

1. Para condição B em que o ar não é aquecido e o pistão está travado, e considerando que as vazões em massa de saída são neste caso, determinar qual a vazão volumétrica Q6 e a velocidade média V6

Em um sistema de movimentação de ar apresentado na figura há entrada de ar pela seção 1-1, seguida de um trocador de calor que pode aquecer o ar (condição A) ou não aquecer (condição B). Em seguida o ar é inserido em uma caixa de distribuição de ar podendo escoar para três saídas nas seções 3-3, 4-4 e 6-6. Na seção 5-5 há um pistão que pode movimentar-se ou estar travado em repouso. Na seção 6-6 há um tubo de Pitot posicionado de modo a medir uma velocidade que tem um valor muito próximo ao valor da velocidade média nesta seção transversal, seguido por um ventilador auxiliar.

São dados:

• Na seção 1-1: Vazão em massa , massa específica e área
• Na condição A o trocador de calor aquece o ar e sua massa específica na seção 2-2 é
• As áreas das seções de saída são: e

Pede-se:

1. Desenvolver uma expressão para calcular a velocidade medida com o tubo de Pitot a partir da equação de Bernoulli aplicada na seção 6-6, na qual são medidas as pressões estática e total. Considerando a mesma condição do item 1.1, calcular o valor da pressão dinâmica medida por este instrumento (pdin)

Em um sistema de movimentação de ar apresentado na figura há entrada de ar pela seção 1-1, seguida de um trocador de calor que pode aquecer o ar (condição A) ou não aquecer (condição B). Em seguida o ar é inserido em uma caixa de distribuição de ar podendo escoar para três saídas nas seções 3-3, 4-4 e 6-6. Na seção 5-5 há um pistão que pode movimentar-se ou estar travado em repouso. Na seção 6-6 há um tubo de Pitot posicionado de modo a medir uma velocidade que tem um valor muito próximo ao valor da velocidade média nesta seção transversal, seguido por um ventilador auxiliar.

São dados:

• Na seção 1-1: Vazão em massa , massa específica e área
• Na condição A o trocador de calor aquece o ar e sua massa específica na seção 2-2 é
• As áreas das seções de saída são: e

Pede-se:

1. Para condição A, com o trocador de calor aquecendo o ar, o pistão movendo-se com velocidade constante, e as vazões mássica de saída sendo e , determinar os valores para a vazão em massa , a vazão volumétrica Q3, a velocidade média na seção V3 e a velocidade V5 do pistão na seção 5-5

Dois reservatórias de água abertos para a atmosfera são conectados por uma tubulação de mesmo material e diâmetro constante de 50 mm e uma máquina hidráulica M, garantindo-se um escoamento permanente, conforme esquematizado na figura abaixo. Os seguintes dados são fornecidos para essa instalação: , , , , , e . Pede-se:

1. Calcular a perda de carga entre as seções 3 e 4, ou 4 e 3

Óleo SAE 10 a 20°C , escoa no interior do tubo vertical liso de 30 mm de diâmetro interno mostrado na figura. O desnível do manômetro de mercúrio é de 420 mm, conforme mostrado na figura. A aceleração da gravidade é de 9,8 m/s². Determine:

1. A vazão volumétrica de óleo

Óleo SAE 10 a 20°C , escoa no interior do tubo vertical liso de 30 mm de diâmetro interno mostrado na figura. O desnível do manômetro de mercúrio é de 420 mm, conforme mostrado na figura. A aceleração da gravidade é de 9,8 m/s². Determine:

1. Partindo das equações integrais de conservação de massa e quantidade de movimento, obtenha o perfil de velocidades do escoamento. Desenvolva a expressão literal e substitua os valores no final.

Óleo SAE 10 a 20°C , escoa no interior do tubo vertical liso de 30 mm de diâmetro interno mostrado na figura. O desnível do manômetro de mercúrio é de 420 mm, conforme mostrado na figura. A aceleração da gravidade é de 9,8 m/s². Determine:

1. O sentindo do escoamento

Dois reservatórias de água abertos para a atmosfera são conectados por uma tubulação de mesmo material e diâmetro constante de 50 mm e uma máquina hidráulica M, garantindo-se um escoamento permanente, conforme esquematizado na figura abaixo. Os seguintes dados são fornecidos para essa instalação: , , , , , e . Pede-se:

1. Calcular a potência hidráulica trocada pela máquina com o fluido, em watts.

Dois reservatórias de água abertos para a atmosfera são conectados por uma tubulação de mesmo material e diâmetro constante de 50 mm e uma máquina hidráulica M, garantindo-se um escoamento permanente, conforme esquematizado na figura abaixo. Os seguintes dados são fornecidos para essa instalação: , , , , , e . Pede-se:

1. Calcular a potência hidráulica trocada pela máquina com o fluido, em watts.

Dois reservatórias de água abertos para a atmosfera são conectados por uma tubulação de mesmo material e diâmetro constante de 50 mm e uma máquina hidráulica M, garantindo-se um escoamento permanente, conforme esquematizado na figura abaixo. Os seguintes dados são fornecidos para essa instalação: , , , , , e . Pede-se:

1. Mostrar por meio de cálculo o sentido do escoamento. Justificar o valor do coeficiente de energia cinética adotado

Dois reservatórias de água abertos para a atmosfera são conectados por uma tubulação de mesmo material e diâmetro constante de 50 mm e uma máquina hidráulica M, garantindo-se um escoamento permanente, conforme esquematizado na figura abaixo. Os seguintes dados são fornecidos para essa instalação: , , , , , e . Pede-se:

1. Calcular a carga da máquina e o tipo de máquina