Mecânica dos Fluidos

Exercício: Equação da Continuidade

Exercício: Equação da Continuidade

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Conteúdo da Aula:

Exercício:
Um gás escoa em regime permanente no trecho de tubulação da figura 01.
Na seção (1), tem-se A1 = 20 cm^2, rô1= 4kg / m^3 e v1 = 30 m/s.
Na seção (2), A2 = 10 cm^2 e rô2 = 12 kg/m^3.
Qual a velocidade na seção (2)?

Começamos o exercício, com a aplicação da metodologia de resolução de problemas, que segue os seguintes passos:

1) Listar o tipo de problema ou de qual assunto se trata.
2) Listar todas as variáveis cujos valores são dados e verificar se as unidades estão coerentes
3) Listar o que se pede.
4) Montar o diagrama ou esquema do problema;

5) Listar as hipóteses;
6) Listar as fórmulas que envolvem o problema;
7) Iniciar os cálculos;

Aplicando os passos 1 a 3 fica:
1) Tipo de problema: Cinemática dos fluidos
2) Dados: Verifique a figura 02.

3) Pede-se: v2
4) Para o esquema, podemos aproveitar a própria figura 01, de ilustração do problema.

5) Hipóteses:
H1: Escoamento em Regime Permanente;
H2: Velocidade fornecida é a velocidade média na seção;

6) Fórmulas:
Qm1 = Qm2 ; 𝑄𝑚= 𝜌.𝑄 | 𝜌1.v1.A1 = 𝜌2.v2.A2
Também podem ser verificadas na figura 03.

7) Iniciando os cálculos:
Da equação da continuidade, temos: 𝜌1.v1.A1 = 𝜌2.v2.A2
Por fim, isolando v2 e subtituindo valores, chegamos a velocidade v2 = 20 (m/s).
A resolução pode ser melhor verificada na figura 04.

Figuras, Fórmulas e Resoluções:

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CONSIDERAÇÕES SOBRE A MECÂNICA DOS FLUIDOS

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A Mecânica dos Fluidos é uma disciplina da engenharia muito importante, pois ela trata da interação dos fluidos em diversos sistemas.

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Fluido nada mais é do que a junção dos líquidos em gases em uma única classificação, assim passamos a dividir o estudo da mecânica em dois, o estudo relativo aos sólidos e o estudo relativos aos fluidos.

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Entender os conceitos da Mecânica dos Fluidos é fundamental para qualquer aspirante a engenheiro, até mesmo os técnicos e tecnologos.

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Os princípios da Mecânica dos Fluidos estão inseridos em qualquer sistemas que envolva um líquido ou gás (também vapor) e portanto, essencial na engenharia.

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Nossa playlist de Mecânica dos Fluidos aborda os seguintes temas:

  • Introdução

    • Conceito técnico de Fluido​

    • Lei de Newton da Viscosidade e Tensão de Cisalhamento

    • Fluidos Newtonianos e Fluidos Não-Newtonianos

    • Conceito de Viscosidade Dinâmica

    • Conceito de Massa Específica

    • Conceito de Peso Específico

    • Conceito de Densidade Relativa ou Peso Específico Relativo

    • Conceito de Viscosidade Cinemática

  • Estática dos Fluidos​

    • Conceito de Pressão​

    • Princípio de Stevin

    • Lei de Pascal

    • Conceito de Carga de Pressão

    • Superfícies Submersas e Comportas

    • Manometria e Manômetro em U

  • Cinemática dos Fluidos

    • Conceito de Escoamento em Regime Permanente e Não-Permanente​

    • Conceito de Escoamento Laminar, Escoamento de Transição e Escoamento Turbulento

    • Número de Reynolds

    • Conceito de Escoamento Ideal ou Não-Viscoso

    • Conceito de Escoamento Incompressível

    • Conceito de Linhas de Corrente e Trajetória

    • Conceito de Escoamento Uniforme

    • Conceito de Velocidade Média na Seção

    • Conceito de Vazão Volumétrica

    • Conceito de Vazão em Massa

    • Equação da Continuidade

    • Lei de Conservação da Massa

  • Equação da Energia​

    • Energias Mecânicas Associadas ao Fluido​

    • Equação de Bernoulli

    • Equação da Energia na presença de Uma Bomba ou Uma Turbina

    • Equação da Energia Para um Fluido Real

    • Altura Manométrica da Bomba

    • Potência Hidráulica e Potência de Eixo

  • Equação da Continuidade de Movimento​

    • Cálculo de Força Exercida por Um Fluido​

  • Cálculo de Perda de Carga​

    • Conceito de Raio Hidráulico e Diâmetro Hidráulico​

    • Conceito de Rugosidade Real, Rugosidade Uniforme e Rugosidade Equivalente

    • Diagrama de Moody-Rouse

    • Cálculo de Perda de Carga Distribuída

    • Cálculo de Perda de Carga Localizada pelo comprimento equivalente e pelo coeficiente de perda de carga localizada.

  • Exercício: Instalação de Bombeamento​