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EM524 – Fenômenos de Transporte
• Livro texto: Schimidt, F.W., Henderson, R.E., Wolgemuth, C.H., Introdução às ciências Térmicas, Edgard Blücher, 1996
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INTRODUÇÃO• Fenômenos de Transporte: estuda como massa,
quantidade de movimento, energia são transportadas.
Mecânica dos Fluidos
Transferência de Calor (massa)
Termodinâmica
Transporte de grandezas
Define relação entre propriedades (P, T, U, H, S, V etc) para sistemas em equilíbrio.
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Termodinâmica
• Estuda as relações entre calor, trabalho e as substâncias envolvidas
• Define relação entre propriedades (P, T, U, H, S, V etc) para sistemas em equilíbrio.
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• O transporte de quantidade de movimento (velocidades),
turbulência, calor (temperatura), massa (concentração) e
outras grandezas deve-se ao campo de velocidades
Mecânica dos Fluidos
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• Fluido é um meio que se deforma continuamente quando sujeito a uma tensão.
• Uma camada de fluido desliza sobre a outra e a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação é a viscosidade do fluido
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Transferência de Calor
• Transporte de energia devido a diferenças de temperatura
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Térmica e FluidosTérmica e FluidosTérmica e FluidosTérmica e Fluidos
Aquecedor, Chuveiro
Aquecimento/ar-condicionado
Refrigerador
Humidificador
Sistema irrigação
Eletricidade
Gás
TV, VCR
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Aplicações da Térmica e FluidosAplicações da Térmica e FluidosAplicações da Térmica e FluidosAplicações da Térmica e Fluidos
Power plants
The human bodyAir-conditioning
systemsAirplanes
Car radiatorsRefrigeration systems
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HidrelétricasHidrelétricas
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Energia SolarEnergia Solar
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Energia EólicaEnergia Eólica
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Indústria Automotiva (1/2)Indústria Automotiva (1/2)
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• Arrasto e Forças em Corpos
Indústria Automotiva (2/2)Indústria Automotiva (2/2)
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Engenharia NavalEngenharia Naval
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Engenharia Oceânica
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Componentes EletrônicosComponentes Eletrônicos
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Indústria PetroquímicaIndústria Petroquímica
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AgriculturaAgricultura
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Sistemas de RefrigeraçãoSistemas de Refrigeração
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Indústria Aeroespacial (1/2)Indústria Aeroespacial (1/2)
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Compressão, Combustão e Expansão
Requer conhecimentos de Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor eTermodinâmica
Indústria Aeroespacial (2/2)Indústria Aeroespacial (2/2)
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Dimensões e UnidadesDimensões e Unidades
• Primárias (Fundamental)
• Dimensões: Massa (ou Força), Comprimento,
Tempo, Temperatura
• Secundárias (Derivadas)
• Força (ou Massa), Velocidade, Pressão, Volume,
Densidade, Energia, etc.
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UnidadesUnidades
• Dois sistemas bastante difundidos
❙ Sistema Internacional SI.
❙ English Engineering System EEC (The US Customary System ,USCS, ou inch-pound system IP).
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SI (Sistema Internacional)SI (Sistema Internacional)
• Massa -- Quilograma (kg)• Comprimento -- metro (m)• Tempo -- segundo (s)• Temperatura -- Kelvin (K)• Corrente elétrica -- Ampère (A)
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EEC (USCS)EEC (USCS)
• Força -- pound-force (lbf)• Comprimento -- feet (ft)• Tempo -- second (s)• Temperatura -- Rankine (R)• Corrente elétrica – Ampère (A)
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Unidades de ForçaUnidades de Força
m = 1kg
m = 32.174 lbm
F = 1N
F = 1 lbf
a = 1m/s2
a = 1ft/s2
1kg=2 .2046226 lbm
1m=3 .2808 ft
1m
s2=3.281
ft
s2
1 N=0 .22481 lbf
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Dica para evitar errosDica para evitar erros
Guardar a traçabilidade de todas as
unidades em todas as equações!
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Exemplo (1)Exemplo (1)
a W t=400 kg 9 . 807
m
s2 =3922 .8kg⋅m
s 2 =3922 .8N
b W t=400 kg 9 .807
6
m
s2 =653 . 8kg⋅m
s2 =653 .8N
Um objeto ao nivel do mar possui uma massa de 400 kg.
(a) Encontre o peso deste objeto na Terra.
(b) Encontre o peso deste objeto na Lua onde a aceleração da gravidade local é 1/6 da terrestre.
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Exemplo (2)Exemplo (2)
Re=1000 kg/ m
3 ⋅1 m /s ⋅0 . 05 m 0 . 001 kg/ m⋅s
=50000
O numero de Reynolds, Re, é um parâmetro sem dimensão:
Re = ρVD/µ
Avalie Re para a agua escoando a uma velocidade média de 1 m/s em um tubo de diâmetro 50 mm. As propriedades de transporte são: densidade (ρ) = 1 g/cm3 e viscosidade (µ) = 10-3 N/m2s
Seja consistente com as unidades.
Não misture (cm) com (m), (g) com (kg). Sempre use o mesmo sistema de unidades.