1. Determine a perda de carga para o escoamento de 200 l/s de óleo 5 21 10 m / s−ν = × , em um tubo de ferro fundido de 800 m de comprimento e

10 cm de diâmetro.

2. Calcule a vazão para o sistema da figura considerando H = 18 m. Em seguida, calcule a perda de carga H para uma vazão de 120 l/s. O tubo é de ferro fundido, de 14 cm de diâmetro e o fluido é água (25oC).

3. O que acontece se o diâmetro for reduzido para 10 cm?

4. Um reservatório de grande dimensões tem uma saída cujo diâmetro interno vale 8 cm e tem comprimento de 2500 m, como mostrado na figura. A superfície livre do reservatório está a 1 m da linha de centro da tubulação, devendo permanecer nesta condição durante o experimento. Considere inicialmente que o regime do escoamento seja laminar. Pede-se determinar

Departamento de Engenharia Mecânica - PUC–Rio Fenômenos de Transporte

EXERS DE MECÂNICA DOS FLUIDOS Perda de Carga

Prof. Washington Braga

a velocidade de saída do jato, feito na atmosfera. A viscosidade cinemática do fluido é igual a 7 22,7 10 m / s−× .

5. Repita o problema anterior, considerando agora que a superfície livre esteja a 100 m. Considere o tubo liso.

6. Qual deve ser a pressão p1 na superfície livre do reservatório para promover a vazão de 0,3 m3/s de água através do sistema da figura. Considere que o reservatório seja grande o suficiente de forma a se poder desprezar a variação de altura do mesmo. Outras dimensões estão indicadas na figura.

7. Determine a potência para bombear 0,03 m3/s de água através do sistema da figura abaixo. A pressão do ponto B é 150 kPa. As tubulações são feitas de aço comercial ( / Dε = 0,0018). O diâmetro da primeira seção é de 1 metro e o da segunda seção é de 1,5 m. Despreze, primeiramente, as perdas menores. A pressão no ponto A é 100 kPa. Quais são as perdas em cada trecho?

8. Considere uma tubulação de ferro fundido com 5 cm de diâmetro e tendo / Dε = 0,005. Qual é a menor queda de pressão para o escoamento de

água, 25oC, através de um trecho de 30 m que irá garantir escoamento totalmente turbulento?

9. Repita o problema anterior usando óleo (d = 0.9 e 1 21,1 10 Ns / m−µ = × ).

10. Uma tubulação de 15 cm de diâmetro, feita em ferro fundido e coberta por asfalto (resultando em / Dε = 0,002) conduz água por uma distância de 40 m. Neste ponto, o diâmetro da tubulação é subitamente reduzido para 5 cm por 20 metros e depois, é aumentado novamente para 15 cm por adicionais 40 m. Um manômetro na entrada mede 250 kPa e na saída mede 140 kPa. Calcule a vazão.

11. Em determinada instalação de ar condicionado, uma vazão de 35 m3/min é desejada. Uma tubulação quadrada de 0,3 m de chapa ( / Dε = 0,0001) é usada. Determine a queda de pressão para um comprimento de 40 m.

12. O escoamento no sistema da figura pode ser considerado no regime laminar. Desprezando todas as perdas menores, determine a relação h2 / h1 que irá garantir a mesma vazão nos 2 tubos.

13. Repita o problema anterior considerando que o escoamento seja no regime turbulento, totalmente rugoso. A tubulação é de plástico.

14. Considere um tubo horizontal de 3 cm de diâmetro e rugosidade de 0,0007 m. Se água escoar no tubo à 3 m/s, calcule a queda de pressão a cada 10 metros de tubo.

15. O sifão da figura tem diâmetro interno de 10 cm. Calcule a máxima vazão e a pressão no ponto A. Considere (a) água e (b) gasolina.

16. Qual é a vazão do sistema da figura? Considere tubo de aço comercial ( / Dε = 0,001).

17. Um hidrocarboneto a 20oC (densidade = 0.93 e 22 10 g / cm s−µ = × − ) escoa em um tubo horizontal liso de diâmetro 3 cm. Se a vazão volumétrica for de 80 litros / m, determine o gradiente de pressão.

18. Água escoa através de um tubo de ferro galvanizado à taxa de 0,1 m3/s. Se a queda de pressão for de 1 metro por cada 300 metros de tubulação, determine o diâmetro do tubo.

19. Ar a 60oC e 240 kPa escoa através de uma tubulação de ferro fundido à taxa de 40 m3/s. Determine o menor diâmetro de tubulação, se a queda de pressão máxima admissível para 120 m de comprimento de tubulação for de 50 kPa. A rugosidade relativa do tubo vale / Dε = 0,0004.