Quando água escoa em uma tubulação horizontal de 100 mm de diâmetro, a tensão de cisalhamento sobre a parede é de
. Determine a perda de carga unitária na tubulação e a velocidade de atrito.
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Resposta:
Resposta:
Passo 1
O problema diz que água escoa em tubulação horizontal de diâmetro
e que a tensão de cisalhamento na parede é
. A gente precisa achar duas coisas:
- a velocidade de atrito
; - a perda de carga unitária
.
Conteúdo: mecânica dos fluidos – tensão de cisalhamento, velocidade de atrito e perda de carga (head loss).
O que vamos usar:
O que vamos usar:
- Definição de velocidade de atrito:
- Relação entre tensão de cisalhamento na parede e perda de carga unitária em tubo circular:
Assumimos água com
e
.
Passo 2
Vamos calcular primeiro a velocidade de atrito
:
- Lembra que é tipo uma “velocidade equivalente” que traduz a tensão de cisalhamento em velocidade. A fórmula é
2) Substituindoe :
Pronto, essa é a velocidade de atrito.
Passo 3
Agora a perda de carga unitária
:
- A teoria mostra que, para tubo circular, a razão entre a força de cisalhamento total e o peso do fluido por metro de comprimento dá a perda de carga:
Esse “4” vem do fato de relacionar área molhada e área da seção.
2) Substituindo valores:
Resposta
J = 0,065 m/m
u_* = 0,126 m/s
u_* = 0,126 m/s