de água a
escoa através de uma tubulação de aço carbono de 4 SCH 40 com 300 ft de comprimento. Sabendo que a pressão no início da tubulação é de 100 psia, determine:
© a velocidade de escoamento em
© a velocidade de escoamento em
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício sobre fluxo de água em tubulação. A gente precisa descobrir a velocidade de escoamento da água em pés por segundo (
). Para isso, vamos usar conceitos de hidráulica e fazer umas conversões de unidades. Vamos precisar saber como transformar o fluxo volumétrico e calcular a área da tubulação.
Passo 2
Primeiro, vamos converter o fluxo volumétrico de galões por minuto (
) para pés cúbicos por segundo (
). Sabemos que:
Então, o fluxo de 400
fica:
Agora, para converter para segundos:
Passo 3
Agora, precisamos determinar a área da seção transversal da tubulação. Temos uma tubulação de aço carbono de 4 SCH 40. O SCH 40 indica o padrão de espessura da parede. Para uma tubulação de 4 polegadas nessa classificação, a diâmetro interno (
) é aproximadamente 4,026 polegadas.
Vamos converter esse diâmetro para pés:
Passo 4
Com o diâmetro interno em pés, podemos calcular a área da seção transversal usando a fórmula da área do círculo:
Substituindo:
Passo 5
Finalmente, vamos calcular a velocidade de escoamento (
) usando a fórmula:
Onde
é o fluxo volumétrico e
é a área da seção transversal.
Substituindo os valores:
Resposta
A velocidade de escoamento da água é aproximadamente 10,1 pés por segundo (
).