FENMENOS DE TRANSPORTE

Prof. Antonio Gilson Barbosa de LimaUAEM/CCT/UFCG

E-mail: gilson@dem.ufcg.edu.br

Tpicos

DefinioQuem estuda?Anlise de Problemas FsicosAplicaes

IntroduoComo se define fenmenos de transporte?Cincia que estuda como massa, quantidade

de movimento e energia so transportadas porum meio slido ou fluido.

Quem estuda?Transporte de grandezas como massa,

quantidade de movimento e energia em meiosslidos ou fluidos envolve as cincias:Mecnica dos Fluidos,Transferncia de Calor eMassa, e Termodinmica.

Introduo

Como podem ser analisados osproblemas fsicos?

Nos nveis macroscpico, microscpico emolecular.

Nos nveis de partcula ou meio poroso.

Introduo

Meioporoso

IntroduoLeito poroso e partcula porosa

IntroduoProduto biolgico

Vegetais

Gros Frutas

Madeira

IntroduoMateriais no-biolgicosTijolo Telha

MetalSolo

IntroduoQuais as equaes que governan estes

fenmenos?Conservao da massa, quantidade de

movimento, energia e espcies qumicas.

FENMENOS DE TRANSPORTEParte I: Mecnica dos Fluidos

Introduo

Tpicos

Definio de um FluidoPor que Estudar Mecnica dos

Fluidos?Anlise de Problemas de Mecnica

dos FluidosMtodos de AnliseDimenses e Unidades

Definio de um FluidoQuando uma tenso de cisalhamento

aplicada:Fluido deforma-se continuamenteSlido deforma-se ou dobraLquido, gas e vapor

Por que estudar Mecnica dos Fluidos?

Diversas aplicaes em vrias reas do conhecimento, incluindo a Engenharia.

Transporte terrestre Transporte areo

Transporte em dutos

Compressores Trocadores de calor

Exaustores Ventiladores

Bombas

Anlise de Problemas de Mecnica dos Fluidos

necessrio derivar e compreender as seguintes equaes:

Conservao da massaSegunda lei de Newton do movimentoO princpio da quantidade de movimento

angularA primeira lei da TermodinnmicaA segunda lei da Termodinmica

Mtodos de Anlise

Sistema(ou Sistema fechado)

Volume de Controle(ou Sistema aberto)

Mtodos de AnliseMtodo de descrio

Lagrangeano Acompanha o movimento das

partculas individualmente edetermina como as propriedadesdas partculas variam em funo dotempo.

Mtodo de descrioEuleriano Acompanha o movimento de uma

massa de fluido (volume decontrole) pela especificaocompleta de parmetros tais comopresso, massa especfica evelocidade em funo dascoordenadas espaciais e dotempo.

Euleriano Lagrangeano

Escoamento de gases em chamin

Dimenses e Unidades

Sistemas de UnidadesMLtT

SI (kg, m, s, K)FLtT

Gravitational Britnico (lbf, ft, s, oR)FMLtT

Tcnico Ingls ou de Engenharia (lbf, lbm, ft, s, oR)

Dimenses e Unidades

SI (kg, m, s, K)

Gravitacional Ingls (lbf, ft, s, oR)

Dimenses e Unidades

Importante! Rever as unidades de

comprimento, massa, tempo evolume, e suas converses.

FENMENOS DE TRANSPORTEParte I: Mecnica dos Fluidos

Conceitos Fundamentais

Tpicos

Fluido como um ContnuoCampo de VelocidadeCampo de TensoViscosidadeTenso SuperficialDescrio e Classificao dos

Movimentos dos Fluidos

Fluido como um ContnuoDensidade e campo de velocidade

Campo de escoamentoClassificao: Permanente e transiente 1D, 2D e 3D, de acordo com o nmero de coordenadas

espaciais necessrias para especificar o campo develocidade.

Linhas de tempo: partculas fluidas adjacentes marcadasnum dado instante formam uma linha no fluido naqueleinstante;

Trajetria: caminho traado por uma partcula fluida emmovimento;

Linhas de emisso: linha unindo todas as partculas fluidasque passaram por um mesmo ponto fixo no espao;

Linhas de corrente: linhas desenhadas no campo deescoamento de forma que, num dado instante, so tangentes direo do escoamento em cada ponto do campo.

Linhas de correnteNebulizador oscilante

Trajetria das partculas Linhas de emisso

Campo de Tenso Interao entre partculas gera fora de contato

na superfcie

Viscosidade

ViscosidadeFluidos Newtonianos

Fluidos comuns: gua, ar, gasolina, etc.

Fluidos No-Newtonianos Fluidos especiais: fluidos biolgicos, pasta de

dente, algumas tintas, etc.)

Tenso Superficial

As molculas que esto no interior do liquido interagem com as demais em todasas direes (em cima, em baixo, dos lados e nas diagonais), j as que esta nasuperfcie s interage com as molculas que esto dentro do liquido. Resultado,desequilbrio de foras internas e origem da tenso superficial para proporcionar oequilbrio.

Tenso SuperficialLquido molha a parede do tubo Lquido no molha a parede do tubo

Descrio e Classificao dos Movimentos dos Fluidos

Nmero de MachcVM =

Escoamento Subsnico: M1

Nmero de Reynolds

=

VLReEscoamento Laminar Interno: Re

FENMENOS DE TRANSPORTETpicosIntroduoIntroduoIntroduoIntroduoIntroduoIntroduoIntroduoFENMENOS DE TRANSPORTEParte I: Mecnica dos FluidosTpicosDefinio de um FluidoPor que estudar Mecnica dos Fluidos?Nmero do slide 14Anlise de Problemas de Mecnica dos FluidosMtodos de AnliseMtodos de AnliseDimenses e UnidadesDimenses e UnidadesDimenses e UnidadesNmero do slide 21Nmero do slide 22Nmero do slide 23FENMENOS DE TRANSPORTEParte I: Mecnica dos FluidosTpicosFluido como um ContnuoCampo de escoamentoNmero do slide 28Nmero do slide 29Campo de TensoViscosidadeViscosidadeNmero do slide 33Nmero do slide 34Nmero do slide 35Nmero do slide 36Tenso SuperficialTenso SuperficialNmero do slide 39Descrio e Classificao dos Movimentos dos FluidosNmero do slide 41Nmero do slide 42Nmero do slide 43Nmero do slide 44