Um fluido está escoando através de uma tubulação de aço comercial Sch
2 in , na horizontal com velocidade de
. A viscosidade do fluido é
e a massa específica
. Calcular a perda de carga em j/kg para
de tubulação.
Passo 1
O enunciado pede a perda de carga em J/kg para um fluido de massa específica
,kg/
e viscosidade
cP escoando a
m/s em
m de tubulação de aço Sch 40, DN 2 in (tubulação horizontal). O método escolhido é a equação de Darcy–Weisbach, que dá a perda de carga em metros de coluna de fluido, e depois convertemos para J/kg.
Passo 2
Determinar o diâmetro interno
e rugosidade absoluta
.
Para aço comercial Sch 40 e DN 2 in:
– diâmetro externo in;
– espessura de parede in;
– logo
Para aço comercial Sch 40 e DN 2 in:
– diâmetro externo
– espessura de parede
– logo
Adotamos
mm
m.
Passo 3
Converter
para SI e calcular viscosidade cinemática
:
Passo 4
Calcular o número de Reynolds:
o que indica escoamento turbulento.
Passo 5
Determinar o fator de atrito
com a fórmula explícita de Swamee–Jain:
Substituindo
temos
Passo 6
Calcular a perda de carga
em metros e converter para J/kg. Pela equação de Darcy–Weisbach:
onde
m/
. Logo
Em J/kg (energia por unidade de massa) basta multiplicar por
ou usar diretamente
Resposta
A perda de carga vale aproximadamente
J/kg.