docMecânica dos Fluidos
download 
Denúncia Transcrição
Mecânica dos Fluidos
ESCOLA DE ENGENHARIA Normas Didáticas - EMA091 - Mecânica dos Fluidos www.demec.ufmg.br/grupos/gamset/labbio/index.htm Prof. Marcos Pinotti [email protected] Sala A-209 – Galpão do DEMEC Tel.: 34995242 Três Provas (90 pontos) Prova 1: 30 pontos. Prova 2: 30 pontos. Prova 3: 30 pontos. Provas constituídas de até 5 questões. Será permitida consulta ao livro texto. Exercícios propostos: 10 pontos Livro texto: Introdução à Mecânica dos Fluidos, 5a edição. Robert W. Fox & Alan T. McDonald Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Conceitos Fundamentais Introdução Sólidos. Moléculas ou cristais oscilam em torno de posições fixas Sólido Líquido Gás Fluidos. Moléculas trocam de posição. Tomam a forma do recipiente. Líquidos possuem uma interação intermolecular forte (pontes de van der Waals) e por isso eles tomam a forma do recipiente, porém restringindo-se a um volume finito. Gases possuem interação molecular fraca e por isso, além de tomarem a forma do recipiente, o preenchem completamente. Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Propriedades Físicas dos Fluidos Densidade Massa [kg] m ρ= V Volume [m3] Na prática de engenharia, a densidade também é conhecida como massa específica e como densidade absoluta. Unidades Usuais Sistema SI Sistema CGS Fluido Água destilada a 4o C Água do mar a 15o C AR à pressão atm. e a 0o C AR à pressão atm. e a 16o C Mercúrio Tetracloreto de Carbono Petróleo Kg/m3 g/cm3 Densidade em [kg/m3] 1000 1022 a 1030 1,29 1,22 13590 a 13650 1590 a 1594 880 Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Propriedades Físicas dos Fluidos Densidade Relativa ρ δ = ρ0 Densidade do fluido [kg/m3] Densidade do fluido de referência [kg/m3] A densidade relativa mede a densidade de fluido em relação a um fluido de referência (geralmente a água). Peso Específico m.g γ = V Unidades Usuais Sistema SI Sistema CGS Sistema Técnico Peso [N] Volume [m3] N/m3 dyn/cm3 kgf/m3 Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Conceitos Fundamentais Hipótese do Contínuo Número de Moléculas Volume Densidade Medida Variação devido às flutuações das moléculas Variação associada à distribuição espacial da densidade Valor da densidade local Volume Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA A HIPÓTESE DO CONTÍNUO PERMITE GENERALIZAR AS EQUAÇÕES DE MOVIMENTO, PODENDO-SE UTILIZAR ESTAS EQUAÇÕES INDISTINTAMENTE PARA GASES E LÍQUIDOS (UMA VEZ CONSIDERADOS MEIOS CONTÍNUOS) Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Mecânica dos Fluidos Estática Estuda os esforços nos fluidos quando não existe movimento relativo entre as porções de fluido. Dinâmica Estuda o movimento e deformações nos fluidos, provocadas por esforços de cisalhamento. Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Esforços de Superfície Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Fluido Newtoniano Definição Viscosidade Resistência à deformação dos fluidos em movimento; não se manifesta se o fluido se encontrar em repouso. A ação da viscosidade representa uma forma de atrito interno, exercendo-se entre partículas adjacentes que se deslocam com velocidades diferentes. A viscosidade é uma propriedade termodinâmica (dependente de T e P). S V F y x LEI DE NEWTON dF dV τ= =µ dS dy Tensão Deformação µ → Viscosidade dinâmica ou absoluta [N.s m-2] S.I. Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Freqüentemente a viscosidade absoluta é expressa em centipoise em homenagem a Poiseuille. Viscosidade absoluta da água (em centipoise) µ= 1,78 1 + 0,0337θ + 0,000221θ 2 Temperatura em graus Celsius Viscosidade Cinemática µ ν = ρ [m2 s-1] Freqüentemente a viscosidade cinemática é expressa em centistokes em homenagem a Stokes. Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Diferença entre fluido Newtoniano e Não Newtoniano τ =µ dV dy Parâmetro de Análise: τ dV Constante, independente da taxa de deformação imposta Fluido Newtoniano dy Dependente da taxa de deformação imposta ao fluido Fluido Não Newtoniano Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA τ Fluido Não Newtoniano Pseudoplástico com cedência Plástico (Bingham) Newtoniano 1 Newtoniano 2 Pseudoplástico dV dy Designação de comportamento Equação Reológica dV τ = τ + µ Plástico ou de c P dy Bingham Pseudoplástico Pseudoplástico com cedência Newtoniano dV τ = k dy n dV τ = τ c k dy dV τ =µ dy n Exemplos de Fluidos e Misturas • • Lamas de esgoto Misturas concentradas de minérios em água • Pó de carvão em água • Polpa de papel em água • Tintas e vernizes • Pó de cimento em água • Sangue • Suspensão de argila em água • Solução de polímeros • • Água Ar • Óleos Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Pressão de vapor É a pressão parcial da fase de vapor em equilíbrio com a fase líquida de uma substância a uma determinada temperatura. Um líquido entra em ebulição quando a pressão local for igual à sua pressão de vapor àquela temperatura. Portanto, existem duas maneiras para provocar ebulição em um líquido: 1. Aumentar sua temperatura 2. Diminuir a pressão local (cavitação). O fenômeno da cavitação ocorre em instalações hidráulicas quando bolhas de vapor se formam em regiões de baixa pressão e implodem em superfícies sólidas ao encontrarem campo de pressão positiva. Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA θ Hidrofílica θ Hidrofóbica Hidrofílica Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Lei de Young Tensão interfacial líquido - vapor Tensão interfacial sólido - vapor Tensão interfacial sólido - líquido Lei de Young Tensão interfacial sólido - líquido Tensão interfacial líquido - vapor γsl = γsv - γlv Cosθ Tensão interfacial sólido - vapor (Energia superficial livre do substrato sólido) Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais ESCOLA DE ENGENHARIA Notas de aula - Mecânica dos Fluidos - Prof. Marcos Pinotti Departamento de Engenharia Mecânica – Universidade Federal de Minas Gerais
Documentos relacionados
Aula3 - Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP
Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos
ENG 008_8 - departamento de engenharia química
formação de uma camada de fluido onde efeitos os viscosos são mais acentuados. Esta
camada é conhecida como CAMADA LIMITE.
