Conceitos fundamentais sobre propriedades dos fluidos
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 42

Conceitos Fundamentais sobre Propriedades dos Fluidos PowerPoint PPT Presentation


  • 76 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Conceitos Fundamentais sobre Propriedades dos Fluidos. Fluidos. Sólidos e fluidos se distinguem em função de seu comportamento quando submetidos a uma carga externa. Sólidos se fragmentam ou se deformam permanentemente quando submetidos a esforços externos.

Download Presentation

Conceitos Fundamentais sobre Propriedades dos Fluidos

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Conceitos fundamentais sobre propriedades dos fluidos

Conceitos Fundamentais sobre Propriedades dos Fluidos


Fluidos

Fluidos

  • Sólidos e fluidos se distinguem em função de seu comportamento quando submetidos a uma carga externa.

  • Sólidos se fragmentam ou se deformam permanentemente quando submetidos a esforços externos.

  • Fluidos são substâncias que se deformam sem desintegração de sua massa (escoam) e se adaptam à forma do recipiente que os contém.


Fluido comprova o experimental

Fluido: Comprovação experimental

Experimento:

Esta experiência revela a ação de forças que arrastam o fluido no sentido do movimento de uma placa.

O fluido pode ser considerado como composto de lâminas paralelas à placa, cada uma deslizando sobre as vizinhas, sendo arrastada pela mais veloz e arrastando a mais lenta. Isto também vale para fluidos gasosos.


Fluidos defini o

Fluidos - Definição

Definição Científica: Fluidos são substâncias que se deformam continuamente quando submetidas a um esforço cisalhante (tensão de cisalhamento).

São fluidos: água, ar, óleo diesel etc.

São sólidos: diamante, uma barra de aço etc.

Podem ser fluidos: pastas, parafina, betume.


Movimenta o de fluidos

(a) Um rio(b) dentro de um tubo

Movimentação de fluidos

Perfis laminares de velocidades de fluidos escoando em:


Fluidos diferen as entre gases e l quidos

Fluidos – Diferenças entre gases e líquidos

Um líquido é praticamente incompressível, tem volume definido e assume a forma do recipiente em que está contido, apresentando uma superfície livre.

Um gás é muito compressível e expande-se indefinidamente se não existirem esforços externos, ocupando o volume de todo o recipiente que o contém.


Escoamento de fluidos aplica es e import ncia

Escoamento de FluidosAplicações e importância

  • Otimização do funcionamento de equipamentos, máquinas, aeronaves etc.


Escoamento de fluidos aplica es e import ncia1

Escoamento de FluidosAplicações e importância

  • Entendimento de fenômenos da natureza e monitoramento de corpos vivos.


Escoamento de fluidos aplica es e import ncia2

Escoamento de FluidosAplicações e importância

  • Geração de energia


Escoamento de fluidos aplica es e import ncia3

Escoamento de FluidosAplicações e importância

  • Na indústria, uma grande diversidade de fluidos são processados em equipamentos, tubulações, tanques etc.


Propriedades f sicas dos fluidos e vari veis de processo

Propriedades físicas dos fluidose variáveis de processo

  • Propriedades físicas que distinguem analiticamente os fluidos e são mais empregadas no estudo do escoamento de fluidos.

    • Massa específica ()- Peso específico ()

    • Densidade (d)- Volume específico (s)

    • Viscosidade ( ou )- Pressão de vapor (Pvap)

  • Para entender o comportamento dos fluidos, estuda-se as variações sofridas pelas propriedades acima em função de variáveis de processo (T e p).


Vari veis de processo

T1 > Teq > T2

T1 > T2

T2

T1

T

T

contato

Variáveis de processo

  • Temperatura (Noção Intuitiva)

Grandeza física que indica o estado (grau de agitação) das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico.


Temperatura

Temperatura:

Conversão entre as escalas mais usadas:


Capacidade t rmica c

Capacidade Térmica – C

  • É uma característica do corpo;

  • A capacidade térmica corresponde à quantidade de calor (recebida ou cedida) que leva a uma variação na temperatura do corpo;

  • É dada pela relação da quantidade de calor recebida por um corpo e a variação de temperatura sofrida pelo mesmo. É representada pela letra C e é medida em calorias por grau Celsius (cal/°C) ou caloria por Kelvin (cal/K).


Vari veis de processo1

F

A

Variáveis de processo

  • Pressão: Define-se pressão como a razão entre a componente normal de uma força e a área em que ela atua.

    Unidades de pressão:

    - Pa (N m-2), kPa (103 Pa), kgf cm-2, lbf in2 (psi), m H2O, mm Hg (Torr), atm, bar.


Vari veis de processo2

Variáveis de processo

  • Escalas para medição da Pressão:

    pabsoluta = pefetiva + preferência


Press o em fluidos est ticos

Pressão em fluidos estáticos

Pressão hidrostática

phid =  g H

Ptot = patm +  g H


Press o em fluidos est ticos1

Pressão em fluidos estáticos

Gases Ideais

p V = n R T

p1 V1/T1 = p2 V2/T2


Propriedades f sicas dos fluidos

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Massa específica ou densidade absoluta ()

    É a quantidade de massa de uma substância existente em um determinado volume, ou seja, a massa que ocupa uma unidade de volume.

  • Unidades de medida:

    • kg m-3, kg L-1, ton m-3, g cm-3, lbm ft-3.


Propriedades f sicas dos fluidos1

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Densidade (d)

    É a razão entre a massa específica de uma substância e a massa específica de uma substância de referência em condições-padrão.

    Corresponde ao número de vezes que um material é “mais pesado” que outro.

  • Unidades de medida: é adimensional.


Propriedades f sicas dos fluidos2

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Densidade (d)

    Substância de referência e condições-padrão.

    • Líquidos e sólidos: geralmente água

      Condições diversas são aplicadas:

      • 4ºC – T em que a água possui maior ;

      • 20ºC – T recomendada pela ISO;

      • 15ºC – T empregada pelo API.

    • Gases e vapores: ar (diversas condições-padrão)

    • Densidade do petróleo:


Propriedades f sicas dos fluidos3

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Volume específico (s)

    É o volume ocupado por uma determinada massa de uma substância, ou seja, o volume ocupado por unidade de massa.

    Corresponde ao inverso da massa específica:

    Unidades de medida:

    • m3 kg-1, Lkg-1, m3 ton-1, cm3 g-1.


Propriedades f sicas dos fluidos4

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Peso específico ()

    É a força exercida, por unidade de volume, em um corpo de massa específica  submetido à aceleração da gravidade g ( 9,81 m s-2).

    Corresponde à razão entre o peso de um corpo e seu volume, ou seja,

  • Unidades de medida:

    • N m-3, lbf ft-3.


Propriedades f sicas dos fluidos5

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Variação da massa específica com a temperatura.

    • Normalmente, aumentando-se a temperatura, o volume do fluido aumenta por conta da dilatação.


Dilata o an mala da gua

Dilatação anômala da água

volume específico (cm3/g)

0

4

temperatura (°C)

Entre 0 e 4°C, a água quando aquecida diminui seu volume. Em 4°C a água assume seu menor volume específico e, portanto, sua maior massa específica.

Bismuto, Ferro e Antimônio também se contraem na fusão.


Varia o da massa espec fica com a press o

Variação da massa específica com a pressão

  • Líquidos: são praticamente incompressíveis, só sofrem variações significativas a altas pressões;

  • Gases: são compressíveis. Efeitos significativos de p em  são observados.

    Lei dos gases ideais


Propriedades f sicas dos fluidos6

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Viscosidade absoluta ou dinâmica ()

    Pode ser encarada como a resistência do fluido ao escoamento, ou seja, é a resistência que todo fluido oferece ao movimento relativo de suas partes.

    Funciona como uma espécie de “atrito interno”, descrevendo a "fluidez" da substância.

    Por exemplo, o mel apresenta uma resistência maior à deformação (ao escoamento) que a água, dizemos , então, que ele é mais viscoso que água.


Entendendo a viscosidade

Entendendo a viscosidade

Forças tangenciais (forças de cisalhamento) arrastam o fluido no sentido do movimento.

No fluido, a lâmina de líquido vizinha à placa adere a esta e acompanha a mesma em seu movimento. A lâmina seguinte desliza sobre a primeira, apresentando velocidade menor que a da placa. Quanto mais distante da placa estiver a lâmina líquida, menor é sua velocidade.


Entendendo a viscosidade1

Entendendo a viscosidade

Forças tangenciais (forças de cisalhamento) arrastam o fluido no sentido do movimento.

As forças de resistência viscosa agentes nas faces de uma lâmina têm intensidade proporcional à área das faces, e ao gradiente de velocidade entre elas:


Propriedades f sicas dos fluidos7

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Viscosidade absoluta ()

    Matematicamente,

     - é a tensão cisalhante;

  • - é a viscosidade absoluta;

    v/x - é o gradiente de velocidade, chamado taxa de cisalhamento, ou ainda, de taxa de deformação.

  • Principais unidades de medida:

    - Pa  s (N m-2 s), lbf ft-2  s, centipoise = 10-2 dina cm-2 s.


Propriedades f sicas dos fluidos8

Propriedades Físicas dos Fluidos

 - é a tensão cisalhante;

  • - é a viscosidade absoluta;

    v/x - é o gradiente de velocidade, chamado taxa de cisalhamento ou ainda taxa de deformação.


Varia o da viscosidade com a agita o

Variação da viscosidade com a agitação

Fluidos Newtonianos:

Fluidos não-Newtonianos:

u – índice de comportamento do escoamento;

k – índice de consistência e  - viscosidade aparente.


Varia o da viscosidade com a agita o1

Variação da viscosidade com a agitação

Fluidos não-Newtonianos:

  • Alguns exemplos:

  • Plástico ideal: suspensões de argila, pasta dental;

  • Dilatantes (u > 1): suspensões de amido e areia;

  • Pseudoplásticos (u < 1): soluções poliméricas, polpa de papel em água;

  • Tixotrópicos: muitas tintas, colas, sabões;

  • Reopéticos: suspensões de betonita e argila, sóis.


Varia o da viscosidade de fluidos newtonianos com t e p

Variação da viscosidade de fluidos newtonianos com T e p

  • Para gases:

    • Aumento na temperatura, aumenta a viscosidade;

    • A pressão somente influencia a partir de 1000 kPa, onde aumentos na pressão causam aumentos na viscosidade.

      Exemplo: a viscosidade do N2 a 25ºC dobra seu valor quando a pressão varia de 100 kPa para 50000 kPa.

  • Para líquidos:

    • Aumento na temperatura, diminui a viscosidade;

    • A pressão geralmente não exerce efeito, porém grandes aumentos já foram comprovados a pressões muito altas. H2O (10000 atm) = 2  H2O (1 atm).


Varia o da viscosidade com a temperatura

Variação da viscosidade com a temperatura


Propriedades f sicas dos fluidos9

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Viscosidade cinemática ()

    É a razão entre a viscosidade absoluta e a massa específica.

    Principais unidades de medida:

  • m2 s-1, ft2 s-1, centistokes (cSt) = 10-2 cm2 s-1.


Propriedades f sicas dos fluidos10

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Viscosidade cinemática ()

    Unidades especiais empregadas na indústria:

    SSU (Segundo Saybolt Universal): Corresponde ao tempo, em segundos, que um fluido leva para escoar 60 cm3,em condições controladas de temperatura, através de um orifício padrão. Para viscosidades elevadas ( > 250 SSU), emprega-se ainda o SSF(Segundo Saybolt Furol), difere de SSU por empregar um orifício padrão com maior diâmetro.


Propriedades f sicas dos fluidos11

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Pressão de vapor (Pvap)

    Corresponde à pressão em que a fase líquida está em equilíbrio com a fase gasosa (vapor).

  • Compressão isotérmica

  • ab: compressão do vapor;- bc: mudança de fase (P = Pvap);

  • cd: compressão do líquido.


Propriedades f sicas dos fluidos12

= s

Propriedades Físicas dos Fluidos

  • Pressão de vapor (Pvap)


Fluidos grandezas fundamentais

Fluidos – Grandezas Fundamentais

  • Vazão: É a quantidade de fluido que atravessa um sistema estudado por unidade de tempo.

  • A vazão pode ser:

    • Vazão mássica: quantidade = massa;

    • Vazão volumétrica: quantidade = volume;

    • Vazão molar: quantidade = número de moles.

  • Algumas unidades de medida empregadas:

    • Vazão mássica = kg s-1, kg min-1, ton h-1, g s-1;

    • Vazão volumétrica: m3 s-1, m3 h-1, L s-1, galão h-1;

    • Vazão molar: mol s-1, mol h-1, kgmol s-1, lbmol s-1.


Fluidos grandezas fundamentais1

Fluidos – Grandezas Fundamentais

  • Relação entre vazão mássica e volumétrica

    A vazão mássica é o produto da massa específica pela vazão volumétrica.

  • Relação entre vazão molar e as outras vazões


  • Login