FENÔMENOS DE TRASPORTE

1 - Cite e explique as principais propriedades dos fluidos.

Fluidos são substâncias que são capazes de escoar e cujo

volume toma a forma de seu recipiente. Quando em equilíbrio, os fluidos não suportam

forças tangenciais ou cisalhantes. Todos os fluidos possuem um certo grau de

compressibilidade e oferecem pequenas resistência à mudança de forma.

Os fluidos podem ser divididos em líquidos e gases. A principal diferença entre eles

são: ( a ) os líquidos são praticamente incompressíveis, ao passo que os gases são

compressíveis e muitas vezes devem ser assim tratados e ( b ) os líquidos ocupam

volumes definidos e tem superfícies livres ao passo que uma dada massa de gás

expande-se até ocupar todas as parte do recipiente

Classificação dos fluidos.

Os fluidos podem ser classificados como newtonianos ou não-newtonianos. No

fluido newtoniano existe uma relação linear entre o valor da tensão de

cisalhamento aplicada e a velocidade de deformação resultante [μ, fator de

proporcionalidade é constante na equação da força]. No fluido não-newtoniano existe

uma relação não linear entre a tesão de cisalhamento aplicada e a velocidade de

deformação angular. Um plástico ideal tem uma tesão de escoamento definida e uma

relação linear constante de τ sobre du/dy. Uma substância pseudoplástica, como a

tinta de impressão, tem uma viscosidade que depende da deformação angular

anterior da substância e tem a tendência de endurecer quando em repouso. Gases e

líquidos finos tendem a ser fluidos newtonianos, enquanto que, hidrocarbonetos de

longas cadeias podem ser não-newtonianos.

2 - Efetue as conversões de unidades necessárias:

a) 10 cm em m

b) 2x10-3 m em mm

c) 10-12 km2 em cm2

d) 5x103 cm3 em m3

e) 200 cm3 em litro

f) 3,2x105 g em kg

g)20 min em h e em s

h) 10 kgf em N e em dina

i) 2,4x103 Pa em atm e em mmHg

j) 35 J em kWh, em cvh e em kcal

k) 3W em kW e em cv

l) 1,3 pol em pé e em mm

m) 2 kg em lb

a) 0,1mm

b) 20mm

c) 0,1cm²

d) 0.01m³

e) 0,2L

f) 320Kg

g)0.33H , 1200 s

h) 98066500000N, 9806650 Dyn

i) 0,2atm ,

j) 9,72x10-6 , 8,36Kcal , 1,3X10-5Cvh

k) 3×10-3KW, 4,02×10-3Cv

l) 0,11pe , 33,02mm

m) 4,41Lb

3 - Peesquisar a importância e dar quatro exemplos de aplicações do número de Reynolds em mecânica dos fluidos.

O coeficiente, número ou módulo de Reynolds (abreviado como Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluidos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações industriais e asas de aviões.

O conceito foi introduzido por George Gabriel Stokes em 1851,1 mas o número de Reynolds tem seu nome oriundo de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro hidráulico irlandês (1842–1912), quem primeiro popularizou seu uso em 1883.2 3

O seu significado físico é um quociente de forças: forças de inércia ( ) entre forças de viscosidade ( ). É expressado como

sendo

• - velocidade média do fluido

• - longitude característica do fluxo, o diâmetro para o fluxo no tubo

• - viscosidade dinâmica do fluido

• - massa específica do fluido

A significância fundamental do número de Reynolds é que o mesmo permite avaliar o tipo do escoamento (a estabilidade do fluxo) e pode indicar se flui de forma laminar ou turbulenta. Para o caso de um fluxo de água num tubo cilíndrico, admite-se os valores de 2.000 e 2.400 como limites. Desta forma, para valores menores que 2.000 o fluxo será laminar, e para valores maiores que 2.400 o fluxo será turbulento. Entre estes dois valores o fluxo é considerado como transitório.

O número de Reynolds constitui a base do comportamento de sistemas reais, pelo uso de modelos físicos reduzidos.

Um exemplo comum é o túnel aerodinâmico onde se medem forças desta natureza em modelos de asas de aviões, automóveis, edificações. Pode-se dizer que dois sistemas são dinamicamente semelhantes se o número de Reynolds, for o mesmo para ambos. Drefere-se em geral, a qualquer dimensão do sistema, por exemplo a corda de asa de um avião, o comprimento de um navio, a altura de um edifício. Geralmente, nos túneis aerodinâmicos a semelhança mais utilizada é a de Mach. Tipicamente, por valores experimentais, costuma-se caracterizar um fluido com escoamento laminar com Re < 2100 e escoamento turbulento com Re > 4000.

Exeplos de uso do numero de Reynolds:

1– Qual a perda de carga em 100 m de tubo liso de PVC de 32 mm de diâmetro por onde escoa água a uma velocidade de 2 m/s?