quinta-feira, 25 de agosto de 2022

Fenômenos de Transporte - Aula 07 - 24/08/2022

Fenômenos de Transporte - Aula 07 - 24/08/2022

Observação: Ver como fazer a interpolação na calculadora.

Vídeo explicando como interpolar na calculadora


Exercício em sala valendo ponto no Kahoot: 389783


Agradeço sua leitura. Lembre-se de deixar seu comentário, caso seja necessário realizar alguma correção ou melhoria na postagem. Com dedicação, Lucas Tiago Rodrigues de Freitas, M.Sc.

quarta-feira, 24 de agosto de 2022

Fenômenos de Transporte - Aula 6 - 23/08/2022

Fenômenos de Transporte - Aula 6 - 23/08/2022

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Exemplo
---
P = 1bar
T = 200°C
v = ?
u = ?

Olhando as tabelas:
v = 2,172
u = 2658,1


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Exemplo
---
P = 1 bar
v = 1,8m³/kg
T = ?
u = ?

Fazendo as contas por interpolação:
T [°C] v [m³/kg] u [kJ/kg]
120 1,793 2537,3
x 1,8 y
160 1,984 2597,8

Daí:
  • (120 - x) / (120-160) = (1,793 - 1,8) / (1,793 - 1,984)
    x = 121,4659 °C
  • (1,793 - 1,8) / (1,793 - 1,984) = (2537,3 - y) / (2537,3 - 2597,8)
    y = 2539,517 kJ/kg

---
Exemplo
---
P = 4 bar
v = 0,85 m³/kg
u = ?


Resolução:
  • Para 3 bar:
    v [m³ / kg]:
    (0,844 - 0,85) / (0,844 - 0,907) = (2775 - x) / (2775,4 - 2838,1)
    x = 2780,97 kJ/kg
  • Para 5 bar:
    v [m³ / kg]:
    (0,8041 - 0,85) / (0,8041 - 0,8969) = (3299,6 - y) / (3299,6 - 3477,5)
    y = 3387,59 kJ/kg
Fazendo as contas por interpolação:
P [bar] u [kJ/kg]
3 2780,97
4 z
5 3387,59


(3 - 4) / (3 - 5) = (2780,97 - z) / (2780,97 - 3387,59)
z = 3084,28


---
Exemplo
---
P = 10 bar
T = 100°C
v = ?

Resolução:
v = 1,0435 . 10-3 m³/kg
u = 418,94 kJ/kg



Agradeço sua leitura. Lembre-se de deixar seu comentário, caso seja necessário realizar alguma correção ou melhoria na postagem. Com dedicação, Lucas Tiago Rodrigues de Freitas, M.Sc.

"Preparem-se espiritualmente e avisem suas famílias, podemos ir para a g...

terça-feira, 23 de agosto de 2022

Fenômenos de Transporte - Aula 05 - 17/08/2022

Fenômenos de Transporte - Aula 05 - 17/08/2022



Título ou qualidade: de 0 a 100%

Volume específico:
  • v = ∀ / m
  • vlíquido = ∀Líquido / mLíquido
  • vvapor = ∀vapor / mvapor
  • vtotal = ∀total / mtotal
  • vtotal = (∀vapor + ∀Líquido) / mtotal
  • vtotal = (mvapor . vvapor + mLíquido . vLíquido) / mtotal, onde:
    mvapor = x
    mLíquido = 1 - x
Daí:
  • vtotal = x . vvapor + (1 - x) . vLíquido
  • vtotal = x . vvapor + vLíquido - x . vLíquido
  • vtotal = vLíquido + x . (vvapor - vLíquido)
Para entalpia: 
  • htotal = hLíquido + x . (hvapor - hLíquido)
Para entropia: 
  • stotal = sLíquido + x . (svapor - sLíquido)
Para energia interna específica: 
  • utotal = uLíquido + x . (uvapor - uLíquido)

Exemplo:
P = 4 bar
v = 0,40 m³/kg
h = ?
u = ?

x = mvapor / (mLíquido + mvapor)
  • Se for vapor saturado: x = 1
  • se for líquido saturado: x = 0

0,4625 - 1,0836 . 10-3 ----- 100%
0,40 - 1,0836 . 10-3 ----- x

Logo, x = 86,45%

h = 604,74 + 86,45% . (2738,6 - 604,74) = 2452,56 kJ/kg

u = 604,31 + 86,45% . (2553,6 - 604,31) = 2289,56 kJ/kg

onde:
Para entalpia: 
  • htotal = hLíquido + x . (hvapor - hLíquido)
Para entropia: 
  • stotal = sLíquido + x . (svapor - sLíquido)
Para energia interna específica: 
  • utotal = uLíquido + x . (uvapor - uLíquido)

Resolução do professor:
  • vtotal = vLíquido + x . (vvapor - vLíquido)
    0,40 = 1,0836 . 10-3 + x . (0,4625 - 1,0836 . 10-3)
    x = 0,8645
  • htotal = hLíquido + x . (hvapor - hLíquido)
    htotal = 604,74 + 0,8645 . (2738,6 - 604,74)
    htotal = 2449,50 kJ/kg
  • utotal = uLíquido + x . (uvapor - uLíquido)
    utotal = 604,31 + 0,8645 . (2553,6 - 604,31)
    utotal = 2289,47 kJ/kg

Para fazer em casa:
  • P = 4 bar
  • v = 0,5m³/kg
  • h = ?
  • u = ?


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Fenômenos de Transporte - Aula 04 - 16/08/2022

Fenômenos de Transporte - Aula 04 - 16/08/2022

Imprimir a Tabela A-2 até a Tabela A-5 do livro

Igualdade de temperatura

Lei zero da termodinâmica

Fase

Estado termodinâmico

Equilíbrio termodinâmico

Processo termodinâmico

P∀n = C

P∀ = nRT

P∀ = mRT

R = R / (PM) = 8,314 / 18 = 0,4618, onde:
  • R = constante da substância
  • PM = peso molecular
  • H2O: 2 + 16 = 18
---
Para n = 1:

P∀1 = C
P = C / ∀

1W2 = 12 P . d∀ = 12 C / ∀ . d∀ = C . 12 1 / ∀ . d∀ = C . ln (∀2 / ∀1)

Como P1 . ∀1 = P2 . ∀2 = C:
1W2 = P1 . ∀1 . ln (∀2 / ∀1)

Como P1 . ∀1 = P2 . ∀2:
P1 / P2 = (∀2 / ∀1)
Daí:
1W2 = P1 . ∀1 . ln (P1 / P2)

Se n = 0:
1W2 = P . (∀2 - ∀1)

Se n = 0,8:
P = C / ∀n
Daí:
1W2 = 12 C / ∀n . d∀
1W2 = C . 12 ∀-n . d∀
1W2 = C . [∀1-n / (1 - n)] . 1|2
1W2 = C . [(∀21-n - ∀11-n) / (1 - n)]

Trabalho de um processo politrópico:
1W2 = (P2 . ∀2 - P1 . ∀1) / (1 - n)


P∀ = nRT

1W2 = [m . R . (T2 - T1)] / (1 - n)


Ciclo termodinâmico:

Ponto triplo: encontro das três fases: sólido, líquido e vapor




Aula 4 - Tabela termodinâmica
Substância pura




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Mecânica dos Fluidos - Aula 04 - Linha de energia e Linha piezométrica

Mecânica dos Fluidos  - Aula 04 - Linha de energia e Linha piezométrica

Linha de Energia (LE) e Linha Piezométrica (LP)

P / ρ = V² / 2 + g . z = constante


P / (ρ . g) = V² / (2 . g) + z = H


(m/s)² / (m/s²) = (m²/s²) / (m/s²) = m


Força = massa . aceleração = Newton

N / m² / [(kg/m³) . (m/s²)] = [(kg / m²) . (m / s²)] / [(kg/m²) . (m/s²)]


---
Linha de Energia

LE = P / (ρ . g) + V² / (2 . g) + z

Obs.: a Linha de Energia pode ser medida usando o tubo de Pitot


h + z = P / (ρ . g) + V² / (2 . g) + z = LE = H, onde:
LE é a soma das pressões estática e dinâmica de escoamento

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Linha Piezométrica (LP)

LP = P / (ρ . g) + z

LE = P / (ρ . g) + V² / (2 . g) + z

LE - LP = V² / (2 . g)


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Exercício de revisão:
Problema 6.49 (FOX 6ª Edição):

Um bocal com diâmetro D = 75mm está acoplado na ponta de uma mangueira de incêndio.
O bocal é de perfil e tem diâmetro de saída d = 25mm. A pressão de projeto na entrada do bocal é P1 = 689kPa (manométrica).
Avalie a máxima vazão em volume (em m³/h) que este bocal pode fornecer.

P1 / ρ + V1² / 2 + g . z1 = P2 / ρ + V2² / 2 + g . z2

Q1 = Q2
V1 . A1 = V2 . A2
V1 . π . D² / 4 = V2 . π . d² / 4
V1 = V2 . d² / D²


Resolvendo:
P1 / ρ + V1² / 2 + g . z1 = P2 / ρ + V2² / 2 + g . z2

689 . 10³ / 1000 + (V2 . d² / D²)² / 2 + g . z1 = 0 / ρ + V2² / 2 + g . z2

Como z1 = z2:
689 . 10³ / 1000 + (V2 . d² / D²)² / 2 = 0 / ρ + V2² / 2

689 . 10³ / 500 + V2² . d4 / D4 = V2²

V2² . (1 - d4 / D4) = 689 . 10³ / 500 = 689 . 1000 / 500 = 689 . 2 / (1 - d4 / D4)

V2² = [1378 / (1 - d4 / D4)] ^ (1/2) = 37,35 m/s


Como Q2 = A2 . V2:
Q2 = π . d² / 4 . 37,35 = 0,018m³/s

0,018m³/s . 60 s/min . 60 min/h = 64,8 m³/h


Resolução do professor:

Hipóteses:
  1. ...
  2. ...
  3. ...
  4. ...
  5. z1 = z2
  6. P2manométrica = 0
Q1 = Q2
V1 . A1 = V2 . A2
V1 = V2 . A2 / A1

P1 / ρ + V1² / 2 + g . z1 = P2 / ρ + V2² / 2 + g . z2

P1 / ρ + (V2² . A2²) / (2 . A1²) = V2² / 2

V2² - V2² . (A2² / A1²) = 2 . P1 / ρ 

V2² . [1 - (A2² / A1²)] = 2 . P1 / ρ

V2  = {2 . P1 / [ρ  . (1 - A2² / A1²)]} ^ (1/2)

V2  = {2 . 689 . 10³ / [1000  . (1 - ((π . 0,025² / 4) / (π . 0,075² / 4))²)]} ^ (1/2) = 37,35271 m/s


Bernoulli:
  • Pascal:
    P + ρ . V1² / 2 + ρ . g . z
  • m²/s²:
    P / ρ + V1² / 2 + g . z
  • m:
    P / (ρ .g) + V1² / (2 . g) + z
Q = V . A = 37,35 m/s . π . 0,025² / 4 m² = 0,018 m³/s

Q = 0,018 m³/s . 3600 s/h = 64,8 m³/h


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Problema 6.63 (FOX, 6ª Edição)
O tanque, de diâmetro 𝐷, tem um orifício arredondado e liso de diâmetro 𝑑. Em 𝑡 = 0, o nível da água está na altura ℎ0. Desenvolva uma expressão para a relação adimensional entre a altura instantânea e a altura inicial de água, ℎ/ℎ0. Não considere que o diâmetro 𝐷 é muito maior que o diâmetro 𝑑.



Resolução:
1° Passo: Encontre uma expressão para a velocidade do tanque

Hipóteses:
  1. ...
  2. ...
  3. ...
P1 / ρ + V1² / 2 + g . z1 = P2 / ρ + V2² / 2 + g . z2

Considerando P1 = P2:
P1 / ρ + V1² / 2 + g . z1 = P2 / ρ + V2² / 2 + g . z2

V1² / 2 + g . z1 = V2² / 2 + g . z2

(V1² - V2²) / 2 = g . (z2 - z1)

V1 . A1 = V2 . A2 

V2 = V1 . A1 / A2 

1 / 2 . [V1² - V1² . (A1 / A2)² ] = g . [H - (H + h)]

V1² [1 - (d1 / d2)²] = 2 . g . (H - H - h)

V1 = {-2 . g . h / [1 - (d1 / d2)²]} ^ (1/2) = {2 . g . h / [(d1 / d2)² - 1]} ^ (1/2) = - dh / dt

h1/2 . {2 . g / [(d1 / d2)² - 1]} ^ (1/2) = - dh / dt

- {2 . g / [(d1 / d2)² - 1]} ^ (1/2) . ∫ dt = ∫ (dh / h1/2) = ∫ h-1/2 . dh


Aplicando a regra da potência para integração:
- {2 . g / [(d1 / d2)² - 1]} ^ (1/2) . t = ∫ (dh / h1/2) = h-1/2 + 1 / (-1/2 + 1) + C, onde C é a constante de integração.

- {2 . g / [(d1 / d2)² - 1]} ^ (1/2) . t = ∫ (dh / h1/2) = h1/2 / (1/2) + C

- {2 . g / [(d1 / d2)² - 1]} ^ (1/2) . t = ∫ (dh / h1/2) = 2 . h1/2 + C

Utilizando a condição de contorno:
  • para t = 0, h = h0, logo:
    C = -2 . h01/2

Observação: estudar o que é condição de contorno.

Condição de contorno: Em matemática, no ramo de equações diferenciais, um problema de valor sobre o contorno é um sistema de equações diferenciais provido de um conjunto de restrições adicionais, as chamadas condições de contorno ou condições de fronteira. Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Problema_de_valor_sobre_o_contorno


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Exercício em sala para ponto:
Questão 1: Na figura abaixo ambos os fluidos estão a 20°C (ρHg = 13550 kg/m³ e ρH2O = 998kg/m³). Se V1 = 0,52 m/s e as perdas são desprezadas, qual deve ser a leitura do manômetro, h, em cm?
Resolução:

Hipóteses:
  1. Regime permanente
  2. fluido incompressível
  3. escoamento ao longo de uma linha de corrente
  4. fluido sem atrito
Q1 = Q2
V1 . A1 = V2 . A2

V1 = V2 . A2 / A1

V1 . π . D² / 4 = V2 . π . d² / 4

V1 = V2 . d² / D²

V2 = V1 . D² / d²


P1 / ρ + V1² / 2 + g . z1 = P2 / ρ + V2² / 2 + g . z2

Como z1 = 0, z2 = 3, P2 = 0:
P1 / ρ + V1² / 2 + g . 0 = 0 / ρ + V2² / 2 + g . 3

P1 / ρ + V1² / 2 = V2² / 2 + g . 3

P1 / ρ + V1² / 2 = (V1 . D² / d²)² / 2 + g . 3

P1 / ρ = (V1 . D² / d²)² / 2 - V1² / 2 + g . 3

P1 = [(V1 . D² / d²)² / 2 - V1² / 2 + g . 3] . ρ

P1 = {1/2 . [(V1 . D² / d²)² - V1²] + g . 3} . ρ

P1 = {1/2 . V1² . [(D² / d²)² - 1] + g . 3} . ρ

P1 = {1/2 . V1² . [(D4 / d4) - 1] + g . 3} . ρ

P1 = {1/2 . 0,52² . [(0,0754 / 0,0254) - 1] + 9,81 . 3} . 998 = 40165,508 Pa


Como ρHg . g . h = ρH2O . g . 0,6 + P1:

13550 . g . h = 998 . g . 0,6 + 40165,508, logo:
h = 0,34635 m
h = 34,635 cm


Agradeço sua leitura. Lembre-se de deixar seu comentário, caso seja necessário realizar alguma correção ou melhoria na postagem. Com dedicação, Lucas Tiago Rodrigues de Freitas, M.Sc.

QUANTO CUSTA? (2021) - EP. 6: Fabricar Tijolo Ecológico - Jarfel Sahara


Fazendo o bloco com filito - receita por milheiro de blocos 12,5cm por 25cm:
  • Filito: 40 sacos de 17kg por milheiro
  • Areia ou pó de pedra: 1m³
  • cimento CP-V ARI (Alta resistência Inicial): 5 a 6 sacos por milheiro
  • mais 3 funcionários de mão de obra

Curso Growatt - Aula 04 - Conexão CC