Questões de Concurso Sobre fenômenos de transporte: mecânica dos fluidos, transferência de calor e transferência de massa em engenharia química e química industrial

Na instalação da Figura 5 deseja-se bombear água a 20 °C na vazão de 30 m³ . h⁻¹. A perda de carga na tubulação na sucção (trecho 1 a 2) é de 10,0 J . kg⁻¹. Já a perda de carga na tubulação no recalque (trecho 3 a 4) é de 3,0 m.c.a. Será utilizado a bomba KSB Megabloc modelo 32-125 com rotação de 3.500 rpm, no gráfico a altura manométrica (H) é dada em m.c.a., a vazão da água (Q) em m³ . h⁻¹ e os diâmetros dos rotores em mm. Desprezar a variação de energia cinética.

O menor diâmetro do rotor que atenderá a instalação é de  

Na indústria petrolífera, o estudo de reologia é fundamental para projetar tubulações de modo a proporcionar o transporte adequado de fluidos. Relacione as informações importantes com as corretas definições.

I - Número de Deborah

II - Viscoelasticidade linear

III - Fluido dilatante

IV - Fluido de Bingham

P – Apresenta uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação, necessitando de uma tensão crítica para começar a escoar.

Q – Representa uma condição característica de um fluido em escoamento, em que a sua viscosidade não varia com a taxa de deformação imposta.

R – Tem como característica o fato de que, ao se aumentar a taxa de cisalhamento de um fluido em escoamento, a sua viscosidade aumenta.

S – Representa a razão entre o tempo de relaxação característico de um material e o tempo em que esse material é deformado por uma força cisalhante aplicada sobre ele.

T – Condição em que os arranjos moleculares de um fluido não se afastam do equilíbrio, quando uma pequena deformação é aplicada a esse fluido, permitindo que haja uma relação linear entre a tensão e a deformação.

As associações corretas são:

Um tanque cilíndrico contém 2 m³ de um óleo de massa específica ρ= 800 kg/m³ , de forma que o volume de óleo dentro do tanque tenha a profundidade h = 1 m. Um outro tanque, que tem o formato de um tronco de cone com a base inferior maior que a superior, contém 1,4 m³ do mesmo óleo, com a mesma profundidade h = 1 m. Os dois tanques estão abertos e possuem bases circulares idênticas, de área igual a 2 m² , como ilustrado na Figura abaixo.

As pressões manométricas atuantes sobre as bases circulares, no interior dos tanques cilíndrico e tronco-cônico, são, respectivamente, em pascais,

Dado

Aceleração da gravidade: g=10 m/s²

Uma forma de prevenir cavitação é comparando as alturas de sucção positiva líquida disponível (NPSHA) e requerida (NPSHR). Considere o sistema com altura de sucção de 2 m e vazão volumétrica de 0,123 m³ /s numa tubulação de 0,125 m de diâmetro.

Nessas condições, o valor de NPSH disponível é

Dados

altura de sucção positiva líquida requerida: 3 m

Pressão de vapor do líquido: 4,25 kPa

Massa específica: 1000 kg/m³

Um dos parâmetros mais importantes na seleção de bombas é sua curva característica. Para cada bomba, essa curva relaciona a vazão volumétrica e a altura de carga da bomba. Essa informação serve como direção para obtenção do ponto em que a bomba deve operar para um dado sistema.

Nesse sentido, referente à curva característica de bombas centrífugas, tem-se que o(a)

A maioria dos medidores de vazão por restrição para escoamento interno é baseada na aceleração de fluidos. A ideia por trás desse tipo de medidor está em relacionar a variação de pressão a uma variação de velocidade, e consequentemente, medir vazão. Considere que um fluido circula em uma tubulação onde o manômetro disponível mede 200 mm de água quando utilizado um medidor tipo placa de orifício com diâmetro de 0,15 m e com coeficiente de vazão de 0,65.

Nessas condições, a vazão volumétrica de fluido nessa tubulação, em m³ /s, é

Dado

Massa específica do fluido = 1,21 kg/m³

Aceleração da gravidade = 10 m/s²

O fator de atrito, ƒ, é utilizado para quantificar a perda de carga em um escoamento plenamente desenvolvido. Esse fator pode ser determinado por correlações empíricas ou através do diagrama de Moody. Dependendo do tipo de regime em que o escoamento se encontra, o fator de atrito pode ser função de mais de um parâmetro adimensional.

Assim sendo, para regime

Em um tubo cilíndrico horizontal de raio R, tem-se uma perda de carga por unidade de comprimento Δ p/L, onde Δ p é a variação da pressão nas extremidades do tubo, e L é o comprimento do tubo.

Se a viscosidade do fluido em movimento é μ, em Pa.s, no regime estacionário de Poiseuille, então, a velocidade no centro do tubo é dada por

Em um tubo em U, colocam-se dois fluidos imiscíveis de densidades distintas, d₁ > d₂ , como na Figura.

Dadas as diferenças de níveis de altura h₁ e h₂ , qual a razão entre as densidades d₁ / d₂ ?

Um objeto pode receber ou emitir calor para o ambiente através da absorção ou emissão de ondas eletromagnéticas. Quando a temperatura do objeto é T₀ , ele emite calor a uma taxa P₀ .

Se a taxa de emissão de calor for 16 P₀ , a temperatura do objeto, em função de T₀ , será

A concentração de um gás no ar de uma sala cresce uniformemente a uma taxa de (1,0 g/m³ )/m ao longo de uma dada direção. Este gradiente causa um fluxo do gás que tem por módulo 1,0 x 10^-13 kg/(m² s).

O valor do coeficiente de difusão, em m2 /s, é dado por:

Um fluxo de água de 8,0 litros/s entra em uma extremidade de uma tubulação de raio R. O fluxo se divide e sai por duas extremidades de raio R/2. Na saída 1, o fluxo é de 2,0 litros/s, como ilustrado na Figura abaixo.

Nessas condições, qual é a razão entre a velocidade na saída 2 e a velocidade na saída 1, V₂ /V₁ ?

Colando duas peças de materiais condutores obtém-se um objeto como o da Figura abaixo. As faces opostas dos materiais estão a temperaturas T₁ e T₂ . 

Dado que L1 = 3 L₂ /2 e que as condutividades térmicas desses materiais obedecem a k₁ = 2 k₂ , qual a temperatura estacionária da interface entre os materiais?

Devido à tensão superficial do líquido de densidade ρ, o líquido sobe dentro dos tubos 1 e 2, como mostrado na Figura.

Se , o valor da razão R₂ /R₁ é

Óleo escoa por uma tubulação, ilustrada na figura a seguir, com vazão mássica de 42,5 ton/h. Em determinado ponto da tubulação, foi instalado um dispositivo medidor de vazão que consiste na redução de diâmetro, e um manômetro em U, contendo mercúrio, foi acoplado nas duas regiões da tubulação, sendo um dos braços do manômetro instalado na região de diâmetro normal e, o outro, na região de diâmetro reduzido. Considerando que a massa específica da água, do mercúrio e do óleo sejam iguais a 1.000 kg/m³, 13.600 kg/m³ e 850 kg/m³ ,

a vazão volumetrica, em L/min, e, aproximadamente, igual a

A figura abaixo representa as curvas características de uma família de bombas que operam a uma rotação de 1750 rpm.

Para uma bomba que opera a 1750 rpm, a ser usada para bombear um líquido a uma vazão de 275 gal/min sobre uma carga total de 75 ft. A Potência dissipada em HP, o diâmetro do rotor em "in" e a eficiência devem ser, respectivamente: