Math Problem Statement

Qual é a pressão nominal de um sistema hidráulico, cujo duto de pressão tem diâmetro interno 15 mm e o número de Reynolds igual a 1950? (utilize a viscosidade como 0,45 St)

Solution

Para determinar a pressão nominal de um sistema hidráulico com os dados fornecidos, precisamos seguir alguns passos intermediários. No entanto, com os dados fornecidos (diâmetro do duto, número de Reynolds e viscosidade cinemática), podemos determinar a velocidade do fluido e a vazão, que podem ser usados para calcular a pressão se a densidade do fluido e outras características fossem conhecidas. Mas como apenas a viscosidade é fornecida, vamos proceder com o cálculo de velocidade e vazão.

Dados fornecidos:

  • Diâmetro interno do duto, dd = 15 mm = 0,015 m
  • Número de Reynolds, ReRe = 1950
  • Viscosidade cinemática, ν\nu = 0,45 St = 0,45 ×\times 10410^{-4} m2^2/s = 4,5×1054,5 \times 10^{-5} m2^2/s

Fórmulas necessárias:

  1. Número de Reynolds: Re=VdνRe = \frac{Vd}{\nu} onde:

    • VV = velocidade do fluido (m/s)
    • dd = diâmetro do duto (m)
    • ν\nu = viscosidade cinemática (m2^2/s)
  2. Vazão volumétrica (Q): Q=VAQ = V \cdot A onde:

    • QQ = vazão volumétrica (m3^3/s)
    • AA = área da seção transversal do duto (m2^2)
    • A=π(d2)2A = \pi \left(\frac{d}{2}\right)^2

Cálculo da velocidade do fluido (VV):

Rearranjando a fórmula do número de Reynolds para encontrar VV:

V=ReνdV = \frac{Re \cdot \nu}{d}

Substituindo os valores:

V=1950×4.5×1050.015V = \frac{1950 \times 4.5 \times 10^{-5}}{0.015}

V=8.775×1020.015V = \frac{8.775 \times 10^{-2}}{0.015}

V=5.85m/sV = 5.85 \, \text{m/s}

Cálculo da vazão volumétrica (QQ):

Primeiro, calculamos a área da seção transversal do duto:

A=π(0.0152)2A = \pi \left(\frac{0.015}{2}\right)^2

A=π(0.0075)2A = \pi \left(0.0075\right)^2

A=π×5.625×105A = \pi \times 5.625 \times 10^{-5}

A=1.767×104m2A = 1.767 \times 10^{-4} \, \text{m}^2

Agora, usamos a fórmula para QQ:

Q=VAQ = V \cdot A

Q=5.85×1.767×104Q = 5.85 \times 1.767 \times 10^{-4}

Q=1.034×103m3/sQ = 1.034 \times 10^{-3} \, \text{m}^3/\text{s}

Considerações sobre a pressão nominal:

A pressão nominal de um sistema hidráulico depende de vários fatores, incluindo a altura de elevação, perdas de carga, e características da bomba, que não foram fornecidas no problema. Portanto, com os dados fornecidos, podemos calcular a velocidade e a vazão volumétrica, mas a pressão nominal específica requer informações adicionais, como a densidade do fluido e a altura manométrica.

Se precisar de mais informações ou ajuda com outros tópicos, por favor, avise!

Aqui estão 5 perguntas que você pode querer fazer:

  1. Como calcular a perda de carga em um duto?
  2. Qual é a diferença entre viscosidade dinâmica e viscosidade cinemática?
  3. O que é o número de Reynolds e por que ele é importante?
  4. Como encontrar a vazão volumétrica em um sistema com múltiplos dutos?
  5. Qual é a relação entre pressão e velocidade em um fluxo hidráulico?

Dica: Para resolver problemas de engenharia hidráulica, sempre considere todas as características do sistema, incluindo as propriedades do fluido, dimensões do duto, e condições operacionais.

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Fluid Mechanics
Hydraulic Systems

Formulas

Reynolds Number: Re = (V * d) / ν
Volumetric Flow Rate: Q = V * A

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-

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