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Todos os Exercícios de Fenômeno dos Transportes, Exercícios de Fenômenos de Transporte

Centro Universitário IBTAFenômenos de Transporte

Todos os Exercícios de Fenômeno dos Transportes . Com gabarito

Tipologia: Exercícios

2023

Compartilhado em 24/03/2023

paulamelor
paulamelor 🇧🇷

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Aula 1.1 - Introdução ao fenômeno dos transportes
1. Que tipo de transferência faz com que a energia seja transferida através da parede, tendendo a um
estado de equilíbrio onde a superfície interna será tão quente quanto a externa?
Transferência de calor.
2. Para uma panela de água quente sendo aquecida, como mostra o desenho, que
mecanismo de transferência de calor está ocorrendo? Por quê.
Convecção - Transmissão através da agitação molecular e do movimento do próprio meio
ou por partes deste meio.
3. Qual a diferença entre termodinâmica e transferência de calor?
Termodinâmica - estuda as interações (trocas de energia) entre um sistema e suas vizinhanças.
Transferência de calor- indica como ocorre e qual a velocidade com que o calor é transportado.
4. Ao detalhar o conceito de energia interna, é entendido que a soma de todas as formas
microscópicas de energia é denominada energia interna U do sistema. Segundo as
afirmativas a seguir, quais estão corretas quanto a energia interna:
I) A energia interna pode ser descrita também como a soma das energias cinéticas e
potenciais das moléculas.
II) A velocidade média e o grau de atividade das moléculas não são proporcionais à
temperatura.!
III) A parte de energia interna associada com a energia cinética das moléculas é
denominada energia sensível ou calor sensível.
Pode-se afirmar que:
As alternativas corretas são I e III.
5. Assinale a alternativa correta:
Condução é a transferência de energia resultante da interação de partículas de maior energia de uma
substância com partículas adjacentes de menor energia.
Aula 1.2 - Escoamento incompressível de fluidos não viscosos
1. Os fluidos incompressíveis são os fluidos definidos quanto à sua compressibilidade,
sendo muito aplicados em máquinas e equipamentos de engenharia. Com base nos
conceitos básicos de fluidos incompressíveis, assinale a alternativa correta.
Fluido que tem modificação na pressão; entretanto, o volume permanece constante.
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Aula 1.1 - Introdução ao fenômeno dos transportes

  1. Que tipo de transferência faz com que a energia seja transferida através da parede, tendendo a um estado de equilíbrio onde a superfície interna será tão quente quanto a externa? Transferência de calor.
  2. Para uma panela de água quente sendo aquecida, como mostra o desenho, que mecanismo de transferência de calor está ocorrendo? Por quê. Convecção - Transmissão através da agitação molecular e do movimento do próprio meio ou por partes deste meio.
  3. Qual a diferença entre termodinâmica e transferência de calor? Termodinâmica - estuda as interações (trocas de energia) entre um sistema e suas vizinhanças. Transferência de calor- indica como ocorre e qual a velocidade com que o calor é transportado.
  4. Ao detalhar o conceito de energia interna, é entendido que a soma de todas as formas microscópicas de energia é denominada energia interna U do sistema. Segundo as afirmativas a seguir, quais estão corretas quanto a energia interna: I) A energia interna pode ser descrita também como a soma das energias cinéticas e potenciais das moléculas. II) A velocidade média e o grau de atividade das moléculas não são proporcionais à temperatura. III) A parte de energia interna associada com a energia cinética das moléculas é denominada energia sensível ou calor sensível. Pode-se afirmar que: As alternativas corretas são I e III.
  5. Assinale a alternativa correta: Condução é a transferência de energia resultante da interação de partículas de maior energia de uma substância com partículas adjacentes de menor energia. Aula 1.2 - Escoamento incompressível de fluidos não viscosos
  6. Os fluidos incompressíveis são os fluidos definidos quanto à sua compressibilidade, sendo muito aplicados em máquinas e equipamentos de engenharia. Com base nos conceitos básicos de fluidos incompressíveis, assinale a alternativa correta. Fluido que tem modificação na pressão; entretanto, o volume permanece constante.
  1. A viscosidade é uma característica importante do fluido e ocorre quando as suas camadas se movem uma em relação à outra, desenvolvendo uma força de atrito entre elas; a camada mais lenta tenta reduzir a velocidade da camada mais rápida. Com relação às razões causam a viscosidade, assinale a alternativa correta. A viscosidade é causada por forças coesivas entre as moléculas de um líquido e por colisões moleculares nos gases.
  2. As propriedades dos fluidos podem ser identificadas através de equações; assim; a equação da continuidade calcula a soma da mudança de massa local e da vazão massiva resultante convectiva de um fluido incompressível. Com relação ao resultado da equação da continuidade, assinale a alternativa correta. A mesma quantidade de fluido que escoa para dentro do local em que está o fluido deverá escoar para fora.
  3. Algumas equações são utilizadas para calcular propriedades dos fluidos. A Equação de Bernoulli é uma relação aproximada entre pressão, velocidade e elevação, sendo válida em regiões de escoamento incompressível e estacionário. Com base na equação para escoamento incompressível, assinale a alternativa correta. A densidade ρ é constante.
  4. Existem diversos tipos de escoamento que podem ser definidos quanto à direção e à variação da trajetória das partículas ou, também, quanto à variação do tempo. Com relação aos conceitos básicos de escoamento do tipo irrotacional, assinale a alternativa correta. O escoamento do tipo irrotacional ocorre quando as partículas do fluido não giram, ou seja, não apresentam rotação em relação a um eixo qualquer em determinada região. Aula 2.1 - Fundamentos dos escoamentos em dutos
  5. O número de Reynolds (abreviado como Re) é utilizado para o cálculo do regime de escoamento de um fluido no interior de um tubo ou de um duto. Considere que um sistema hidráulico opera com óleo SAE 10W, de densidade igual a 920kg/m3 e viscosidade dinâmica de 0,018kg/(m.s), à temperatura de 55°C. Sabendo que o fluido escoa a uma velocidade média de 0,147m/s, e que o tubo tem 1m de diâmetro, qual é o número de Reynolds para o escoamento? 7.513,33.
  6. Em escoamento laminar, o perfil de velocidade é parabólico. Em escoamento turbulento, não há uma definição correta, porém o escoamento acontece em quatro camadas. Quais são elas? Subcamada viscosa, subcamada amortecedora, camada de transição e camada externa.
  1. Um sistema de abastecimento tem a configuração mostrada a seguir. Sabendo que a vazão desse sistema deve ser de 0,02m^3 /s, e que a potência requerida para acionar o eixo da bomba é de 3kW, qual o rendimento total da bomba? Considere a densidade da água igual a 1.000kg/m^3. 85%. Aula 3.1 - Análise das energias dos fluidos em escoamento
  2. O vapor sai de uma panela de pressão cuja pressão de operação é de 30 psia. Observa- se que a quantidade de líquido na panela diminuiu em 0,4 gal em 45 minutos depois de terem sido estabelecidas as condições de operação estáveis, e a área da secção transversal da abertura de saída é de 0,15 in^2. Marque a alternativa que apresenta, respectivamente, o fluxo de massa do vapor e a velocidade de saída.

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  1. O vapor sai de uma panela de pressão cuja pressão de operação é de 30 psia. Observa- se que a quantidade de líquido na panela diminuiu em 0,4 gal em 45 minutos depois de terem sido estabelecidas as condições de operação estáveis, e a área da secção transversal da abertura de saída é de 0,15 in2. Marque a alternativa que apresenta, respectivamente, as energias total e de escoamento do vapor por unidade de massa.

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  1. O vapor sai de uma panela de pressão cuja pressão de operação é de 30 psia. Observa-se que a quantidade de líquido na panela diminuiu em 0,4 gal em 45 minutos depois de terem sido estabelecidas as condições de operação estáveis, e a área da secção transversal da abertura de saída é de 0,15 in^2. Marque a alternativa que apresenta a taxa com a qual a energia sai da panela transportada pelo vapor e o erro referente à desconsideração da energia cinética.

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e 0,005 lbm

  1. Refrigerante- 134a entra no compressor de um sistema de refrigeração na forma de vapor saturado a 0,14 MPa, e sai como vapor aquecido a 0,8 MPa e 60 ° C a uma taxa de 0,06 kg / s. Determinar as taxas de transferência de energia por massa para dentro e para fora do compressor. Assuma que as contribuições das energias cinética e potencial são insignificantes. a) 14,35 kW e 17,81 kW
  2. Marque a alternativa que apresenta a (s) forma (s) de transferência de energia para (ou a partir de) um volume de controle durante o escoamento de um fluido. e) Calor, trabalho e massa. Aula 3.2 - Introdução e conceitos básicos da transferência de calor
  1. Em um dia de inverno, em uma temperatura muito fria, usamos casacos de lã, pois as lãs: Evitam a perda de calor do corpo para o meio externo.
  2. Julgue as afirmações a seguir: I- A transferência de calor (ou Calor) é a energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura. II- A transferência de calor por condução ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento em virtude de uma diferença de temperatura. III- Na transferência de calor por radiação, na ausência de um meio interveniente, existe uma troca líquida de energia (emitida na forma de ondas eletromagnéticas) entre duas superfícies a diferentes temperaturas. Estão corretas: Apenas I e III.
  3. Sobre os mecanismos de transferência de calor, analise as alternativas a seguir e marque a INCORRETA: A condução de calor pode ocorrer no vácuo.!
  4. Consideremos uma garrafa térmica com café. Marque a alternativa INCORRETA: Há condução natural do ar para a capa plástica
  5. Considere uma barra de ferro e outra barra de madeira. Quando tocamos o ferro ou a madeira, o que se pode observar? A barra de ferro parece mais fria do que a barra de madeira porque o metal conduz melhor o calor. Aula 4.1 - Fundamentos da condução de calor
  6. Marque a alternativa INCORRETA: A condução pode ser definida como o processo pelo qual a energia é transferida das porções quentes para as porções frias de um fluido através de uma ação combinada.
  7. Suponhamos que um engenheiro é responsável pela operação de um forno e necessita reduzir as perdas térmicas pela parede de um forno por razões econômicas. Qual a possibilidade para redução do fluxo de calor em uma parede plana? Trocar a parede por outra de menor condutividade.
  8. Considere uma parede de uma sala com 15 m de comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura com temperatura de 20oC (graus Celsius). As paredes da sala têm 15 cm de espessura e são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,72 W/m.k, com as áreas das janelas desprezíveis. A face interna da parede está com 30oC (graus Celsius). Despreze a troca de calor do piso e do teto, que estão isolados. Qual a taxa de perda de calor através da parede neste dia?

transferência de calor por convecção é 5 kcal/h.m^2.C. Determine o fluxo de calor por metro de tubo. 642,428 kcal/h.

  1. Uma tubulação conduz água a 80 (graus Celsius). O tubo tem diâmetro externo de 2", resistência térmica desprezível e está isolado com um isolante de 1" de espessura. Sabe-se que a temperatura da face externa do isolamento do tubo é 20 (graus Celsius), o fluxo de calor transferido da tubulação para o ambiente se dá por radiação, é de 22 kcal/h e a temperatura da face interna das paredes da sala é 5 (graus Celsius). Calcule a emissividade da superfície do isolamento. 0,674.
  2. Marque a alternativa correta sobre radiação térmica: Um corpo negro com absorção perfeita se o α=1.
  3. Sobre os mecanismos simultâneos de transferência de calor, qual o mecanismo de transferência para um fluido em repouso? Condução e, possivelmente, por radiação.
  4. Considere uma pessoa em pé em uma sala a 25°C. Determine a taxa total de transferência de calor por radiação desta pessoa, considerando que a superfície exposta e a temperatura média da superfície da pessoa são 2 m^2 e 32°C, respectivamente. 82,68 W. Aula 5.2 - Difusão em meio movimentado
  5. Muitos processos e reações dependem do fenômeno de difusão, que é o responsável por transportar e espalhar partículas de elementos químicos de maneira homogênea no meio em que elas se encontram. Sobre o fenômeno de difusão, assinale a alternativa correta. No fenômeno de difusão, o transporte da matéria é realizado pela movimentação de átomos, moléculas ou íons e ocorre em meios fluidos e sólidos.
  6. A convecção está relacionada à maneira pela qual o fluido, que contém partículas sólidas, se movimenta ao longo de determinado sistema. A sua classificação pode ser dividida em convecção forçada e convecção natural. Do ponto de vista da difusão realizada em um meio convectivo, assinale a alternativa correta. Na convecção natural, o principal mecanismo de difusão é a diferença entre as densidades do soluto em relação ao meio fluido.
  1. Um dos parâmetros que influenciam a difusão dos materiais está relacionado à solubilidade da substância. A solubilidade pode ser definida como a capacidade que determinado elemento tem de se difundir em outro elemento e pode ser classificada em saturada, insaturada e supersaturada. Sobre a solubilidade, assinale a alternativa correta. Nos casos envolvendo misturas gás-líquido, a solubilidade do gás diminui em relação ao aumento da temperatura.
  2. Fatores muito importantes na solubilidade são a velocidade do fluido e a forma como as partículas se movimentam. A velocidade está diretamente relacionada ao tipo de escoamento presente na movimentação do fluido, que pode ser laminar ou turbulento. Sobre essa temática, assinale a alternativa correta. A movimentação desordenada das partículas, com velocidades e direções variadas, permite a obtenção de uma mistura homogênea de forma mais rápida.
  3. Meios convectivos para a transferência de massa são muito utilizados em problemas de engenharia, como nas situações que envolvam resfriamento, condensação ou escoamento, por exemplo. Dependendo da definição do problema, o escoamento convectivo pode ser externo (dividido em laminar e turbulento), interno ou induzido. Em relação a esses tipos de escoamento, é correto afirmar que: o escoamento passa de laminar para turbulento em função da geometria, da rugosidade e da temperatura da superfície, bem como da velocidade e do tipo de fluido.! Aula 6.1 - Membranas em situações industriais
  4. As membranas utilizadas nos processos de filtração acabam atuando como uma barreira à difusão do soluto, de forma que algumas moléculas acabam conseguindo passagem, enquanto outras ficam retidas. Em relação às membranas, assinale a alternativa correta. A designação do processo de filtração e sua respectiva membrana é realizada em função do tamanho das partículas.
  5. Em relação ao fluxo, o processo de filtração por membrana pode ser realizado de duas maneiras distintas: fluxo cruzado ou fluxo sem saída. No fluxo cruzado, o solvente apenas passa sob a membrana, enquanto no fluxo sem saída o solvente é forçado de maneira perpendicular à membrana. Em relação aos fluxos, assinale a afirmação correta. O fluxo cruzado exige menor tempo de limpeza e, por consequência, apresenta maior tempo de filtração, além de ser mais estável.
  6. Ao analisar o tamanho das partículas e o seu respectivo processo de aplicação de membrana, nota-se que o processo de ultrafiltração se encontra entre o processo de microfiltração e o de nanofiltração. Ao comparar esses processos, assinale a alternativa que identifica de maneira correta as características do processo de ultrafiltração. Utiliza membranas com poros de tamanho que variam de 1nm até 400nm e em pressões próximas de 10bar.

contaminantes passam por filtração, mas antes passam pelo resfriamento evaporativo, obtendo a temperatura ideal para a filtração. A etapa de resfriamento evaporativo consiste em algum meio ou produto ceder calor para evaporação da água. A evaporação retira calor do ambiente, nesse caso, reduz a temperatura dos contaminantes. II. A adsorção está entre os métodos mais conhecidos para a separação de compostos. É eficiente no tratamento de efluentes, sendo empregada na remoção de hidrocarbonetos indesejáveis no refino de petróleo; na remoção de gases dispersos no ar; na remoção de odor, sabor e cor, como na produção de óleos comestíveis; e na recuperação de compostos. No processo de adsorção, o soluto é adsorvido, ou seja, ele se acumula e fica retido na superfície sólida do adsorvente, como o carvão ativado. III. A água é uma das substâncias mais comuns nos processos industriais. Em alguns casos, ela deve ser mantida em temperaturas ideais adequadas para o processo. Assim, alguns processos exigem que os fluidos utilizados sejam aquecidos, como na produção de descartáveis. Marque a resposta correta: Os fenômenos que tornam possíveis as operações I, II e III são, respectivamente, o transporte simultâneo de calor e de massa, a transferência de massa e a transferência de calor. Determine o coeficiente convectivo de transferência de calor em um escoamento de ar a 25ºC e 1 atm que flui a 60m/s no interior de um tubo com 5cm de diâmetro. Dados: ν = 0,16x

  • m 2 /s; DAB = 0,0611x - m 2 /s; Pr = 0,7296; k = 0,02514W/mK para as condições de temperatura e pressão. 168,56W/m 2 K.