Apostila Fenomenos De Transporte I Parreiras

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Roberto Parreiras Tavares

Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais

Belo Horizonte

ABRIL/2002

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i

Página

1- INTRODUÇÃO

01

2- CONCEITOS FUNDAMENTAIS

06

2.1-Conceitos

06

2.1.1- Fluídos

06

2.1.2- Força e Tensão

07

2.1.3- Energia

10

2.1.4- Mecanismos de Transporte

11

2.2-Unidades

13

Exercícios

26

3- VISCOSIDADE

29

3.1-Definição de viscosidade e lei de Newton da Viscosidade

29

3.1.1- Interpretação física de τyx

32

3.1.2- Dimensão da viscosidade

37

3.2-Viscosidade de gases

40

3.3-Viscosidade de líquidos

47

3.3.1- Viscosidade de metais líquidos

50

3.3.2- Viscosidade de escórias

55

Referências

66

Exercícios

67

4- ESCOAMENTO LAMINAR E BALANÇO DE MOMENTO

70

4.1-Escoamento laminar e turbulento

70

4.2-Balanços de Massa e de momento

72

4.2.1- Balanço de massa

74

4.2.2- Balanço de momento

74

4.3- Aplicação dos Balanços de Massa e Momento

77

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ii

4.3.1- Escoamento entre duas placas horizontais

77

4.3.2- Escoamento de uma película de fluido

88

4.3.3- Escoamento axial em um duto cilíndrico

107

4.3.4- Escoamento em dutos concêntricos

125

4.3.5- Escoamento laminar bifásico

130

Referências

135

Exercícios

136

5- EQUAÇÕES DIFERENCIAIS DE ESCOAMENTO DE FLUIDOS

143

5.1-Equação da Continuidade

145

5.2-Equação do Movimento

149

5.3-Equação da Continuidade e do Movimento em Coordenadas

160

Cilíndricas e Esféricas
5.3.1- Coordenadas cilíndricas

160

5.3.2- Coordenadas esféricas

160

5.4-Soluções de Equações Diferenciais

162

5.4.1- Escoamento em uma película de fluido

162

5.4.2- Escoamento em um tubo circular

164

5.4.3- Escoamento anelar tangencial

166

5.4.4- Formato da superfície de um líquido com movimento de rotação

171

5.4.5- Escoamento laminar em torno de uma esfera

175

5.4.6- Camada limite

182

5.4.7- Escoamento não estacionário em um tubo circular

185

Referências

187

Apêndice

188

Exercícios

197

6- ESCOAMENTO TURBULENTO E