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

Analise as assertivas de acordo com os dados do quadro a seguir e assinale a alternativa correta. Densidade da água igual a 1,0 g/cm³.

I. O material I flutua na água, pois sua densidade corresponde a 0,32 g/cm³.

II. Os materiais I e IV são mais densos que a água, enquanto os materiais II e III são menos densos que a água.

III. A densidade do material III é 7 vezes maior que a densidade do material IV.

IV. O material IV flutua na água visto que sua densidade corresponde a 2,0 g/cm³.

Uma água, inicialmente a 40°C, é bombeada a partir de um tanque de armazenagem a uma vazão de 100 kg/min e deve atingir um segundo tanque, localizado 25 m acima do primeiro, a 25°C. Qual deve ser a potência da bomba (em kW) utilizada nesse transporte de água, se no caminho entre o primeiro e o segundo tanques ocorre uma perda de calor à taxa de 200 kJ/s? Dados: entalpia da água líquida 104,89 kJ/kg a 25°C; entalpia da água líquida 167,50 kJ/kg a 40°C.

Determinado motor possui um rendimento de 35% e em cada ciclo um trabalho de 2500 J. Qual é a quantidade aproximada de calor recebido da fonte quente deste motor em calorias? (Considere 1 cal = 4 J).

Um duto quadrado de aço, ( 𝒌 = 𝟒𝟑𝑾𝒎^−𝟏𝑲^−𝟏), com 10 cm de aresta e 3mm de espessura, está revestido com uma camada material isolante comercial (𝒌 = 𝟎, 𝟒𝟎𝑾𝒎^−𝟏𝑲^−𝟏) de 6 cm. Vapor superaquecido a 140°C, flui dentro da tubulação( 𝒉̅_𝑪 = 𝟏𝟑𝟓𝑾𝒎^−𝟐𝑲^−𝟏), e no exterior existe ar parado a 20 °C ( 𝒉̅_𝑪 = 𝟏𝟓𝑾𝒎^−𝟐𝑲^−𝟏). Calcule a taxa de perda de calor para o ambiente, por metro de duto.

Deseja-se analisar o escoamento do ar, em regime permanente e a uma velocidade muito abaixo de 100 m/s, em diferentes situações práticas de Engenharia.

Nesse contexto, assinale a alternativa que representa uma situação prática em que a aplicação equação de Bernoulli é válida para o fluido em questão.

Ao passar por uma turbina adiabática, o vapor inicialmente a 500°C e 3,5 MPa se expande até 200°C e 0,3 MPa, para gerar 750 kW. Qual deve ser a vazão de vapor (em kg/s) para se atender a essa demanda? Dados: para o vapor, nas condições iniciais, H = 3450,9 kJ/kg; nas condições finais, H = 2865,6 kJ/kg.

Um tubo em U, cujas extremidades estão abertas para a atmosfera, colocou-se água e óleo, como indicado na Figura 2 a seguir:

Figura 2

Uma coluna contém água a 75 cm de altura e a outra contém ambos os fluidos, de tal modo que a razão entre as alturas das colunas de água e de óleo é igual a 0,2. Sabe-se que as massas específicas do óleo e da água são, respectivamente, iguais a 750 kg/m³ e 1.000 kg/m³ e que a aceleração gravitacional local é 10 m/s². Nessas condições, a altura da coluna de óleo, em cm, é:

A dureza é um parâmetro que afeta a qualidade da água para uso em caldeiras, além de outros equipamentos. Considerando que esse parâmetro também pode contribuir para incrustação e corrosão de tubulações, pode-se avaliar, através o índice de Langelier (IL) as características que irão definir a possibilidade de a água ser incrustante e/ou corrosiva. A Tabela 1 relaciona algumas características com o IL:

Tabela 1

Considerando que o pH da água é 7,2 e o pH de saturação 8,0, o comportamento da água é:

Em condições de pressão constante, o aumento da temperatura de um gás ideal nas CNTP faz que o seu volume diminua.

Para elaborar um parecer técnico é necessário calcular a vazão mássica em uma tubulação de água de 40 mm de diâmetro interno. Qual a vazão mássica quando a velocidade da água é 12,4 ms^-1.

Dados: 𝝆𝑯_𝟐𝑶 = 𝟗𝟗𝟕𝒌𝒈𝒎⁻³

Uma chapa metálica precisa passar dentro de um duto inteiramente preenchido por um fluido, conforme a figura a seguir.

Foram realizados três experimentos utilizando os fluidos indicados na tabela a seguir:

Considerando que os três fluidos sejam Newtonianos, e que a chapa se mova lentamente com a mesma velocidade V nos três experimentos, assinale a alternativa que apresenta a sequência, em ordem crescente, dos fluidos que exercem da menor para a maior força de arrasto na chapa.

Uma preocupação maior na operação de uma bomba é a presença de cavitação, a qual ocorre quando um líquido que está sendo bombeado vaporiza ou entra em ebulição. Se isso ocorrer, as bolhas de vapor que foram formadas causam uma diminuição na eficiência e, frequentemente, danos estruturais na bomba que podem até levar à falha catastrófica. O parâmetro designado como carga líquida positiva de sucção (da sigla em inglês, NPSH) caracteriza a probabilidade de ocorrer cavitação. Sobre a carga líquida positiva de sucção, analise as assertivas abaixo:

I. Valores de NPSH, em geral, não podem ser determinados experimentalmente para uma faixa de vazões em uma dada bomba.

II. Para uma instalação apropriada de uma bomba, o valor de NPSH calculado deve ser maior que o valor obtido a partir do gráfico de desempenho de uma bomba na mesma vazão.

III. Para uma instalação apropriada de uma bomba, o valor de NPSH calculado nunca deve ser maior que o valor obtido a partir do gráfico de desempenho de uma bomba na mesma vazão.

IV. Para uma instalação apropriada de uma bomba, o valor de NPSH calculado deve ser menor que o valor obtido a partir do gráfico de desempenho de uma bomba na mesma vazão.

Quais estão corretas?

Considere a parede plana composta constituída de três materiais em camadas com as dimensões mostradas na Figura abaixo. Se expressarmos a taxa de transferência de calor em regime estacionário por unidade de área entre um gás quente na temperatura Th em um lado dessa parede e um gás frio a Tc no outro lado, obteremos a seguinte expressão:

$q_x=\frac{T_H-T_c}{1/h_{h}A+L_1/k_{1}A+L_2/k_{2}A+L_3/k_{3}A+1/h_{c}A}$

Designações de temperatura e dimensões são mostradas na figura. Considerando a relação apresentada anteriormente e a figura, qual será a diferença de temperatura entre T1 e T2?

Um fluido, com comportamento de gás ideal e compressível, escoa isotermicamente em um duto. O escoamento ocorre da região 1, que tem área de seção transversal A₁, passando, após um desnível, para uma região 2 com seção transversal A₂:

Considerando a equação:

$\frac{dp}{\rho }+\frac{vdv}{g}+dz+dHL=0$

Onde,

ρ, densidade

v, velocidade

g, aceleração da gravidade

p, pressão

z, posição em relação a uma referência

HL, perda de carga.

Assinale, a seguir, a equação de Bernoulli para esse caso.

As torres de resfriamento geralmente são mais utilizadas para produzir contato entre a água quente proveniente dos sistemas de resfriamento do processo com o ar, objetivando o resfriamento da água e permitindo que ela seja utilizada novamente. Em relação a esse tipo de transmissão de calor por contato direto, é correto afirmar que:

Em relação aos trocadores de calor do tipo casco e tubo, é correto afirmar que:

Qual a velocidade de escoamento da água, em m/s, na seção de entrada do tubo? Use 𝜋 = 3.

Uma pessoa cuja superfície é de 1,5 m² tem temperatura média de 30°C e está em pé em uma sala mantida a 20°C. As superfícies do teto, paredes e chão estão a uma temperatura média de 25°C. Assumindo que a emissividade da pessoa seja igual a 0,95 e que 6 × 10⁻⁸ W/m².K⁴ é o valor da constante de Stefan-Boltzmann, qual o valor da taxa de transferência de calor por radiação entre a pessoa e as superfícies ao seu redor?

O coeficiente de transferência de calor dos gases em convecção livre é maior do que nos líquidos.

No processo de condução, o calor é transferido da menor para a maior temperatura.