Para as seguintes situações de escoamento permanente, determine se o escoamento é laminar ou turbulento e determine o comprimento crítico.
1.1 Água a 303 K e 1 bar está escoando numa taxa de
numa tubulação de
schedule 40 de aço.
1.2 ar escoando numa pressão de 2 atm e 180 F , numa velocidade média de 50
em uma tubulação de 2 " Schedule 40.
1.3 nitrogênio escoando numa pressão de
e
, numa taxa molar de
em uma tubulação de 3 " Schedule 40.
1.4 Para todos os escoamentos citados anteriormente calcule a taxa de massa na tubulação para um escoamento laminar com Re=2000
1.1 Água a 303 K e 1 bar está escoando numa taxa de
1.2 ar escoando numa pressão de 2 atm e 180 F , numa velocidade média de 50
1.3 nitrogênio escoando numa pressão de
1.4 Para todos os escoamentos citados anteriormente calcule a taxa de massa na tubulação para um escoamento laminar com Re=2000
Passo 1
O enunciado pede para cada escoamento determinar o regime (laminar ou turbulento) usando o número de Reynolds
e o comprimento de entrada crítico
, que para escoamento laminar vale aproximadamente
e para escoamento turbulento vale
Para isso precisamos:
- encontrar o diâmetro interno
do tubo (schedule 40); - calcular a área de seção reta
; - converter dados às unidades SI;
- obter as propriedades do fluido
, ; - calcular a velocidade média
ou usar a dada; - calcular
, classificar o regime e achar .
Passo 2
(1.1) Água a 303 K, 1 bar, vazão
no tubo 1″ sch 40.
O tubo 1″ sch 40 tem
O tubo 1″ sch 40 tem
Convertendo
:
Velocidade média
Propriedades da água a 303 K:
,
.
logo regime turbulento.
Passo 3
(1.2) Ar a 2 atm e
F,
no tubo 2″ sch 40.
Temperatura , pressão
.
Densidade (gás ideal)
Temperatura
Densidade (gás ideal)
Viscosidade do ar a 355 K:
.
Diâmetro interno 2″ sch 40:
Diâmetro interno 2″ sch 40:
Velocidade
turbulento.
Passo 4
(1.3) Nitrogênio a
,
,
em tubo 3″ sch 40.
Massa molar .
Massa molar
Vazão volumétrica
Diâmetro interno 3″ sch 40:
Viscosidade de
a 323 K:
.
laminar.
Passo 5
(1.4) Para cada caso, massa mássica para escoamento laminar com
.
Em regime laminar,
Em regime laminar,
- Água (caso 1):
, ,
- Ar (caso 2):
, ,
- Nitrogênio (caso 3):
, ,
Resposta
1.1 Turbulento,
1.2 Turbulento,
1.3 Laminar,
1.4 Para :
– Água:
– Ar:
– Nitrogênio:
1.2 Turbulento,
1.3 Laminar,
1.4 Para
– Água:
– Ar:
– Nitrogênio: