Questões de Concurso sobre Fenômenos de Transporte: Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa

Eduarda, engenheira química, precisa encontrar energia necessária, em kJ, para elevar a temperatura de 20 mols de um gás diatômico inicialmente à 57 ºC até a temperatura de 107 ºC. Assinale a alternativa que contém a energia necessária encontrada por Eduarda.

Adote: constante universal de gás R = 8,3 J.K−1 .mol⁻¹; 0 ºC igual a 273 ºK

Em projetos de sistemas de aquecimento e de resfriamento, o projetista deve fazer o levantamento da carga térmica para especificação do equipamento.

Com relação a esta etapa do projeto, analise os itens a seguir:

I. A carga térmica depende das cargas advindas do interior e exterior do recinto, excetuando a gerada pelo próprio equipamento de climatização.

II. A quantidade de calor latente e sensível que deve ser retirada no resfriamento e adicionada no aquecimento, é o valor da carga térmica.

III. Um erro bastante comum no cálculo da carga térmica é basear-se apenas na área em 𝑚² , desprezando efeitos de outras fontes de calor relevantes.

Está correto o que se afirma em

Na pressão de 1 atm, a água pura entra em ebulição na temperatura de 100 ºC. Se adicionar 100 gramas de sacarose em 1 litro de água pura, na pressão de 1 atm, qual será a temperatura de ebulição da solução? O valor da constante ebulioscópia da água é de 0,5 °C.kg/mol e a molalidade da solução é de 0,3 mol/kg.

O estudo do escoamento e bombeamento de fluidos é de fundamental importância para diversos segmentos da engenharia e da indústria, pois abrange desde sistemas simples de transporte de água, até processos de fabricação e produção de alimentos, produtos quimicos, farmacêuticos, etc. Um sistema de tubulação transporta óleo de uma refinaria para um terminal de armazenamento. A seção transversal da tubulação na refinaria é de 0,2 m², e a velocidade do óleo 1,5 m/s. No terminal de armazenamento, a seção transversal da tubulação é reduzida para 0,1 m². Se a densidade do óleo é de 900 kg/m³, qual a velocidade do óleo no terminal de armazenamento?

A curva característica de uma bomba hidráulica relaciona a altura manométrica (H) e a vazão volumétrica (Q), e possui o objetivo de descrever o desempenho da bomba em diferentes condições de operação.

Com relação à análise da curva característica de uma bomba em um sistema de circulação de água, verifica-se que

Trocador de calor é um equipamento usado para efetuar a troca térmica entre duas (ou mais) correntes: um fluido, a temperatura maior (fluido quente), cede energia térmica para outro (fluido frio) sem que ocorra mistura. Nos trocadores de contato indireto, a troca de energia entre os fluidos ocorre por meio de uma parede metálica. Dentre as características de operação dos diversos tipos de trocadores de contato indireto, assinale a INCORRETA.

Muitos estudos sobre a radiação térmica foram realizados considerando o corpo negro. Um exemplo simples de um corpo negro é possível, fazendo-se uma cavidade em um bloco de material não transparente à radiação térmica e cujas paredes (superfícies internas) estejam em equilíbrio térmico com as radiações eletromagnéticas, internas à cavidade. Assinale a alternativa que apresenta propriedades do corpo negro.

No âmbito industrial, frequentemente os engenheiros mecânicos e químicos se deparam com situações em que é necessário realizar o dimensionamento de bombas, isto é, definir a potência e tipo de bomba, diâmetro da tubulação e demais acessórios para que o sistema funcione conforme planejado. Tendo em vista o dimensionamento da tubulação, pode-se obter diferentes condições de vazão, podendo ser fluxos laminares até fluxos muito turbulentos que podem atrapalhar a operação. Diante o exposto, assinale a alternativa que contém um parâmetro relacionado e indicativo do regime de escoamento (laminar ou turbulento, por exemplo) nas tubulações.

Os ciclos termodinâmicos usados na concepção de caldeiras, motores, sistemas de aquecimento e refrigeração sempre possuem uma diferença entre o ciclo ideal e o real. Essa diferença é causada geralmente por irreversibilidades que o sistema real possui e o ideal não. Por esse motivo, o valor do rendimento máximo do ciclo real é sempre menor do que o do ciclo ideal a ele atrelado.

Essas irreversibilidades estão relacionadas à

Gabriel, engenheiro químico, foi acionado por um ente público para verificar se a concentração dos rejeitos contaminantes de um curtume lançados em um rio estaria dentro dos limites legais. Ele foi até o local e recolheu uma amostra da água do rio, num ponto a jusante do local de lançamento dos efluentes do curtume. Ele verificou que a amostra possuía 0,05% de concentração de rejeitos contaminantes. Gabriel também recolheu uma amostra da água do rio antes do lançamento do curtume, neste ponto o rio não apresentava nenhuma concentração de rejeitos contaminantes. Sabendo que a vazão do rio é de aproximadamente 6000 l/s e que a vazão total dos efluentes do curtume é de 20 l/s, então o teor de rejeitos químicos no efluente do curtume é de:

OBS: Considere que o efluente químico se dispersa no rio uniformemente após o lançamento.

O trocador de calor é um dos componentes básicos de qualquer sistema térmico.

Com relação às características do trocador de calor, assinale (V) para a afirmativa verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Durante o dimensionamento do fluido dos tubos é indicado que se use um fluido com menor viscosidade para diminuir a perda de carga, e também que o fluido seja o de maior pressão por ser mais econômico.

( ) Um componente encontrado dentro dos tubos é a chicana, cujo propósito é a introdução de turbulência evitando a formação de caminhos preferenciais, além de prover reforço estrutural à tubulação.

( ) O casco é responsável por envolver o feixe de tubos, contando com bocais para entrada e saída do fluido e também cabeçotes para direcionamento do fluxo do fluido.

As afirmativas são, respectivamente,

A primeira concepção de caldeira a vapor data de antes da revolução industrial, mas com a necessidade de uma substituição gradual do carvão mineral, ela passou por transformações e seu modelo conhecido como caldeira de convecção deu início à indústria de geração de vapor.

Nesse processo, o armazenamento de calor sob alta pressão e temperatura ocorre por meio da

O ciclo de refrigeração a gás é equivalente ao ciclo reverso Brayton. Com relação a esse ciclo, analise os itens a seguir.

I. É amplamente usado no sistema de ar-condicionado em aeronaves, o qual usa o ar dos compressores do motor.

II. Seu objetivo é mover o calor do corpo mais frio para o mais quente, produzindo assim trabalho.

III. A absorção de calor ocorre em um trocador, onde o gás passa rapidamente para o estado líquido, retirando assim calor do meio.

Está correto o que se afirma em

No projeto de uma planta envolvendo o transporte de fluidos, um engenheiro listou como requisito o uso de sensores de fluxo cujas medidas fossem independentes da temperatura do fluido.

O sensor que atende o referido requisito é medidor do tipo

A cavitação é um problema muito comum nas bombas, especialmente nas bombas centrífugas, pois essa condição está diretamente relacionada à pressão de operação. Para conhecer o limite de pressão antes que ocorra o fenômeno da cavitação, é realizado o cálculo da altura de sucção disponível (NPSH). Considere uma planta de extração de óleo de mamona a 40°C, em que o óleo que sai do evaporador a vácuo deve ser bombeado para um tanque elevado. Se o NPSH da bomba for de 2,5 m.c.a e o NPSH do sistema for 0,19 m.c.a.,

Na transferência de calor via mecanismo de convecção, o aquecimento ou o resfriamento de um sólido em estado não estacionário é caracterizado por um adimensional que representa a relação convecção/condução na interface fluido/sólido. Qual é esse número adimensional?

O número de Reynolds é um dos assuntos mais marcantes na engenharia, quando estudamos o comportamento dos fluidos. Suponha uma placa plana de comprimento e largura conhecidos. O fluido se desloca sobre a placa plana com número de Reynolds igual a 4,5x10⁴. Assinale a afirmativa correta.

O processo de geração de calor em ciclos termodinâmicos está intimamente ligado ao fluido empregado. Dois exemplos notáveis são o ciclo Rankine, usado para geração de vapor, e o ciclo Brayton, aplicado para turbinas a gás. Uma das características pertinentes a ambos é a presença de gases provenientes de combustão, os quais providenciam o calor necessário para os ciclos.

Com relação às características desses dois ciclos termodinâmicos, assinale (V) para a afirmativa verdadeira e (F) para a falsa.

( ) No ciclo Rankine o fluido de trabalho não se mistura com os gases da combustão e também não sofre mudança de estado.

( ) No ciclo Brayton os gases usados na turbina são resultado da combustão entre o ar admitido no compressor e o combustível.

( ) Em ambos os ciclos o uso do calor proveniente da combustão é em parte usado na geração de trabalho na turbina, e este trabalho usado para o cálculo do rendimento do ciclo.

As afirmativas são, respectivamente,

A refrigeração mecânica foi descoberta no século XIX. A refrigeração é comumente utilizada para descrever a remoção do calor de uma substância ou objeto. O objetivo da refrigeração é baixar a temperatura do alimento de modo a reduzir a taxa metabólica natural dos tecidos ou das bactérias, prolongando a vida de prateleira desses alimentos. A cadeia de frio empregada na indústria de alimentos tem várias etapas, considerando a necessidade de aumentar a vida de prateleira de frutas e verduras recém-colhidos através do pré-resfriamento. Assinale a alternativa que melhor descreve o benefício dessa operação.

Um dos componentes para movimentação de fluidos mais utilizados é a bomba, seja ela centrífuga, de deslocamento positivo, ou outro mecanismo.

Um dos componentes de um sistema de refrigeração que possui função similar ao da bomba é o(a)