Questões Militares de Engenharia Química e Química Industrial - Fenômenos de Transporte: Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa

Assinale a opção incorreta em relação às bombas centrífugas.

Assinale a opção correta referente à mecânica dos fluidos.

O primeiro estágio do foguete lançador de satélites VLS1 expele dos seus quatro bocais de saída uma vazão mássica total de 500 kg/s de produtos de combustão (taxa de queima). A velocidade de saída dos gases nos bocais é de, aproximadamente, 2100 m/s. O empuxo gerado pelo foguete no primeiro estágio pode ser deduzido e calculado através da equação de conservação de momento. O valor aproximado do empuxo do foguete no primeiro estágio é de:

Em relação à mecânica dos fluidos, assinale a opção correta

Um tanque com uma base circular de 5 metros de diâmetro contém água à 25⁰C e está em um processo de esvaziamento. O tanque inicialmente tem um nível de água com 20 metros de altura e possui um orifício de saída na base (nível 0 metros), com uma área da seção transversal de 5 cm² . Considere que o valor da densidade da água à 25⁰C é de 1000 kg/m³.e a aceleração gravitacional é igual a 10 m/s² .
No processo de esvaziamento, quando este tanque estiver com um nível de altura de 5 metros de água, a velocidade média de escoamento no bocal de saída, que está situado na base do tanque, será de:

Uma barra de ferro que pesa 3kg é colocada em um tanque contendo 1m3 de água (T = 25°C). Calculando-se a temperatura de equilíbrio (sabendo-se que o sistema não perde calor para as vizinhanças), verifica-se quanto calor é transferido do ferro (T = 300°C).
Dados: Calor específico do ferro 0,42kJ.kg^-1.k^-1 Calor específico da água 4,2kJ.kg^-1.k^-1
Nesse contexto, é correto afirmar que o calor, em KJ, transferido do ferro para a água corresponde a

Quando um determinado bloco está na água, possui dois terços de seu volume embaixo d’água a 20°C, e quando flutua no óleo, 90% do seu volume fica submerso.
Sabendo-se que esse bloco flutua, é correto afirmar que a massa específica do bloco e do óleo, respectivamente, ambas em kg/m³, é

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma sobre transferência de calor.
( ) Regime estacionário ou permanente é quando o calor transmitido em um sistema depende do tempo. ( ) Regime transiente é quando a temperatura varia com o tempo e a posição; portanto, varia a energia interna e ocorre armazenamento de energia. ( ) A taxa de condução de calor em determinada direção é proporcional ao gradiente de temperatura (dT/ dx). ( ) A condução é o processo de propagação do calor que se dá por contato entre as partículas, não necessitando de um meio para ocorrer.
De acordo com as afirmações, a sequência correta é

Vapor de água escoa através de uma tubulação de aço, com 5m de comprimento, 20cm diâmetro interno e 5mm de espessura, a uma vazão de 1,0 kg.s-1. O vapor entra na tubulação saturado e sai 10% liquefeito, à pressão de 1atm, conforme indicado a seguir

Dados adicionais:

k = 50 W.m^-1. °C^-1 (condutividade do aço)

H_L = 419 kJ.kg^-1 (entalpia específica do líquido saturado a 1atm)

H_V = 2677 kJ.kg^-1 (entalpia específica do vapor saturado a 1atm)

ln(r_e /r_i ) = 0,025

A quantidade de calor transferida, por condução, através da tubulação é

em que k é a condutividade térmica do aço, L é comprimento da tubulação, ri é o raio interno da tubulação e re é o raio externo, Ti e Te são as temperaturas interna e externa da tubulação, respectivamente.

A partir dos dados fornecidos, considerando-se desprezíveis as variações de energia cinética e de pressão, pode-se dizer que a temperatura na parede externa da tubulação (Te) é

O escoamento de água, em fluxo turbulento, em uma tubulação de aço inoxidável AISI 304, com diâmetro de 6 polegadas com brusca redução para 3 polegadas, levou à deterioração do aço com a formação de pites pouco depois do ponto de redução do diâmetro da tubulação.

Com base no exposto, é correto afirmar que a tubulação sofreu corrosão por

Água deve ser bombeada a uma vazão de 1m³ .h, a partir de um reservatório para o topo de uma coluna de absorção, segundo o esquema representado a seguir. O reservatório é aberto e a pressão da água na entrada da coluna deve ser igua a 2 atm (P₂ ).

Considerando que a eficiência de operação da bomba é de 75% e que as perdas por atrito nas tubulações podem ser desprezadas, a potência requerida pela bomba é

Água, a uma vazão igual a 6,28 L.s^-1, escoa através da tubulação indicada na figura a seguir.

Dados adicionais:

g = 9,8 m.s^-2 (aceleração da gravidade)

ρ = 1 g . cm^-3 ( massa específica)

sen 45° = cos 45° = 0,7

1 atm ≅ 10⁵ Pa

Considerando-se as perdas por atrito desprezíveis, a variação de pressão na tubulação é

Um trocador de calor operando em contracorrente é alimentado por 10kg/s de água fria, a 15°C, e 5kg/s de água quente a 60°C.

Considerando que o calor específico da água se mantenha constante em 4,18kJ/kg°C, maior taxa de transferência de calor possível e, as temperaturas de saída dos fluidos quente e frio são:

Uma maneira bastante simples de calcular a velocidade que um fluido irá atingir ao percorrer uma tubulação é utilizando a equação de Bernoulli. Essa equação é uma forma simplificada de expressar o balanço de energia de um sistema, em que são consideradas somente as energias potencial gravitacional, pressão e cinética.

Fonte: HOLLAND, F. A.; BRAGG, R. Fluid Flow for Chemical Engineers. 2 ed. Londres: Arnold, 1995. p. 16.

Como a equação apresentada não contempla perda de carga, há uma diferença entre os valores de velocidade real e a calculada por essa equação, sendo a velocidade real sempre menor do que a calculada.

Complete a frase: A partir de uma mesma velocidade de entrada na tubulação, haverá um aumento na diferença entre a velocidade calculada pela equação de Bernoulli apresentada e a real ao se

Bombas são equipamentos utilizados para adicionar energia a fluidos, seja pressão, velocidade ou vazão, ou uma combinação dessas formas.

Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) para as sentenças abaixo.

( ) Deve-se realizar a escorva em bombas que não conseguem retirar o ar do seu interior antes de iniciar a operação de bombeamento.

( ) Bombas que trabalham afogadas são bombas com sucção positiva.

( ) O fenômeno de cavitação de bombas é um fator limitante da altura de colocação de uma bomba, de forma que o valor máximo da altura ocorre quando a pressão de entrada da bomba é igual à pressão de vapor do fluido na temperatura de bombeamento.

( ) O NPSH requerido não sofre influência da natureza do fluido.

( ) O NPSH disponível pode ser definido como a carga energética líquida que a bomba necessita para se tornar capaz de succionar o líquido.

( ) Pode-se afirmar que em uma instalação elevatória a bomba não cavitará desde que NPSH disponível for maior ou igual que NPSH requerido.

A sequência correta é:

A cavitação é um fenômeno indesejado no funcionamento das máquinas de fluxo e ocorre em regiões de altas velocidades e baixa pressão dos tubos de sucção em máquinas motoras e geradoras. Ela pode provocar corrosão, desgaste, remoção de partículas e destruição de partes dos rotores das bombas. Tal circunstância faz com que as condições de sucção tenham papel importante no projeto e nas especificações das instalações para o correto funcionamento, tanto de bombas quanto de turbinas.

Com relação ao funcionamento de máquinas de fluxo e o fenômeno da cavitação, marque a alternativa correta.

Em qualquer sistema de bombeamento, o papel da bomba é proporcionar pressão suficiente para superar a pressão de funcionamento do sistema a fim de mover o fluido a uma taxa de fluxo necessária. A pressão de funcionamento do sistema é uma função do fluxo através do sistema e da disposição do sistema em termos de comprimento do tubo, acessórios, diâmetro do tubo, alteração na elevação do líquido, pressão sobre a superfície do líquido etc.

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma abaixo sobre sistemas de bombas.

( ) O NPSH_D (disponível) é influenciado por quatro variáveis resultantes do sistema no qual a bomba irá operar. Essas quatro variáveis estão sob controle do fabricante e, portanto, devem ser consultadas.

( ) O NPSH_R (requerido) é resultante do projeto da bomba e é controlado apenas pelo fabricante. O fabricante da bomba deverá saber informar o NPSH requerido por suas bombas operando em determinadas condições.

( ) Todas as bombas que trabalham livre de cavitação respeitam a seguinte regra: NPSH_D > NPSH_R.

A alternativa que apresenta a sequência correta é

A equação de Bernoulli descreve o comportamento de um fluido que se move ao longo de um tubo ou conduto, podendo ser utilizada para calcular a velocidade da água.

A equação pode ser escrita: , em que:

υ = velocidade do fluido ao longo do conduto.

g = aceleração da gravidade.

h = altura em relação a um referencial.

P = pressão ao longo do recipiente.

ρ = massa específica do fluido.

Considerando que uma represa retira a água em um grande lago artificial, sabe-se que o volume retirado é insignificante. Assim sendo, se a barragem tem um pequeno buraco a 1,4m abaixo da superfície do lago, a que velocidade a água sai do buraco?

Observe a imagem a seguir.

Essa imagem evidencia a relação inversa existente entre a pressão e o volume. Essa teoria se aplica à lei (de):

A difusão molecular é um fenômeno de transporte de matéria em que um soluto é transportado em virtude dos movimentos das moléculas de fluido. Esses movimentos fazem com que o soluto passe das zonas de concentração mais elevadas para zonas de baixa concentração dentro da solução. Assinale a alternativa correta em relação ao fenômeno da difusão.