Os Fenômenos do Transporte

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        UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR

UNIDADE ACADÊMICA DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS

PROFESSOR: Miqueias Sousa

DISCIPLINA: Fenômenos de Transporte I

Atividade para a primeira avaliação

        

        Compreender os conceitos básicos de mecânica dos fluidos é muito importante para analisar, reconhecer e modelar os vários tipos de problemas de escoamento de fluidos. Sendo assim é necessário que seja definida os seguintes conceitos:

- Fluido

É uma substância no estado líquido ou gasoso, que se deforma continuamente sob ação de uma tensão cisalhante.        

- Tensão normal

É uma força interna sobre um plano e que passa por um ponto específico.

- Tensão cisalhamento

É a tensão gerada por duas forças de sentido oposto, mas de direções semelhantes em um material.

- Pressão

Grandeza gerada pela razão entre uma força aplicada perpendicularmente a superfície e a área da superfície

- Condição de não escorregamento

É a condição em que um fluido em contato com uma superfície solida tem velocidade nula em relação a essa superfície.

- Regiões de escoamento viscoso

São regiões em que o efeito do atrito é significativo

- Região de escoamento não-viscoso

São regiões em que o efeito do atrito é desprezível, em regiões afastadas da superfície sólida.

- Escoamento interno

Escoamento em que o fluido está totalmente limitado por superfícies solidas.

- Escoamento externo

Escoamento de um fluido de uma superfície sem limitação

- Escoamento compressível

Se a densidade variar em lugares diferentes ele é considerado compressível.

- Escoamento incompressível

É incompressível se a densidade permanecer aproximadamente constante em todos os lugares.

- Escoamento laminar

Quando um fluido tem camadas suaves e o movimento altamente ordenado

- Escoamento turbulento

Quando um fluido tem o movimento altamente desordenado, alta velocidade e alta flutuação dessa velocidade.

- Escoamento natural

O fluido escorre devido a meios naturais, como a flutuação, que ocorre na descida do fluido mais frio e subida do fluido mais quente.

- Escoamento forçado

O fluido é obrigado a escorrer através do uso de meios externos, como por exemplo: bombas.

- Escoamento em regime permanente

As propriedades do fluido em uma determinada seção do escoamento não se alteram com o passar do tempo.

- Escoamento em regime não permanente

É qualquer escoamento que não seja permanente.

- Escoamentos uni, bi e tridimensionais

São escoamentos que a sua velocidade varia em uma, duas ou três dimensões.

- Sistema de controle

Um sistema que tem a massa fixa e é separado da vizinhança por fronteiras.

- Volume de controle

Tem o volume fixo, com massa variável, ou seja, pode entrar ou sair massa do sistema.

- Homogeneidade dimensional

É a noção na qual todos os termos de uma equação devem ter as mesmas dimensões.

- Meio Contínuo

É o tratamento dado aos fluidos, devido a sua difícil solução matemática quando se trata de enfoque molecular.

- Densidade e gravidade específica

Densidade é o quociente entre a massa do fluido e o volume dessa massa.GE é o quociente entre a massa específica de um fluido e a massa especifica da água.

- Pressão de vapor e cavitação

Pv é a pressão exercida por o vapor de uma substancia pura, em equilíbrio de fase com seu líquido a uma dada temperatura. Cavitação ocorre quando a pressão do liquido cai abaixo da pressão de vapor, fazendo com que surjam bolhas de ar no interior do escoamento.

- Coeficiente de compressibilidade

Representa a facilidade com que o fluido se comprime ou se expande devido a ação de uma determinada pressão sobre ele, mantendo a temperatura constante.

- Coeficiente de expansão volumétrica

Representa a facilidade com que o fluido se comprime ou se expande devido a variação da temperatura sob uma pressão constante.

- Viscosidade

É a propriedade pela qual um fluido oferece resistência ao cisalhamento.

- Tensão superficial e efeito capilar

 Tensão superficial - É um efeito físico em que a superfície de um líquido forma uma espécie de membrana elástica devido as forças de coesão entre as moléculas.

Efeito Capilar – É a ascensão ou depressão de um liquido num tubo de pequeno diâmetro imerso nesse líquido, ele corresponde a tensão superficial.

Aula 4

Exemplo 1 – Num sistema de distribuição de água, a temperatura observada é de cerca de 300C. Determine a pressão mínima, em atm, permitida no sistema para evitar cavitação, sabendo que a pressão de vapor da água a 300C é 4,25 kPa.

Exemplo 02 - Considere a água inicialmente a 200C e 1 atm, cuja densidade inicial é 998 kg/m3 .Determine a densidade final da água:

a) Se for aquecida para 500C sob pressão constante de 1 atm.

b) Se for comprimida com pressão de 100 atm a uma temperatura constante de 200C.

Dados

α= 4,80x 10-5  atm-1

β= 0,337x10-3 k-1

Exercício 03 - Água sob a pressão de 1 atm é comprimida isotermicamente para a pressão de 800 atm. Determine o aumento da densidade da água . Suponha que a compressibilidade isotérmica da água seja α= 4,80x 10-5  atm-1 e que ρ=1g/cm3.

Exercício 4 - A figura abaixo mostra o esquema de um escoamento de água entre duas placas planas horizontais de grandes dimensões e separadas por uma distância d pequena. A placa inferior permanece em repouso, enquanto a placa superior está em movimento com velocidade vx constante (1m/s), de forma que resulta uma distribuição linear de velocidade de escoamento da água. Sendo a viscosidade da água µ = 0,001Pa.s, determine: