Mecânica dos Fluidos - Fenômenos de Transporte - Transporte de Quantidade de Movimento
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- DescriçãoMecânica dos Fluidos - Fenômenos de Transporte - Transporte de Quantidade de Movimento
O presente livro foi concebido e construído para todos os que desejam conhecer os fundamentos científicos e as metodologias para formatar situações novas, assim como as tradicionais, no campo do escoamento de fluidos. Encontrarão neste livro uma forma simples, didática e de linguagem generalista compreensiva.
Também servirá na formação dos alunos de Graduação e de Pós-graduação, nos campos da Engenharia, que consideram essenciais a ciência e a aplicação da Mecânica dos Fluidos. Os problemas ilustrados foram selecionados com base na experiência de se aliar a prática concreta com soluções simples mas, calcadas no conhecimento dos fundamentos científicos. - Sobre o Autor
- Especificação
Características
Tipo de Livro Livro Físico Especificações
Sobre o Autor Maury Saddy
Maury Saddy obteve o seu título de PhD em “Advanced Chemical Engineering”, em 1970, pelo Imperial College of Science and Technology, University of London, Londres, Inglaterra, após obter o grau de MSc em Engenharia Química pela COPPE/UFRJ em 1966 e o de engenheiro químico pela ENQ-Escola Nacional de Química da Universidade do Brasil – hoje, UFRJ, em 1964. Desde 1975 tem suas atividades, principalmente no setor privado industrial, onde tem exercido funções executivas em empresas nacionais e empresas multinacionais no Brasil. Possui mais de 60 trabalhos publicados em revistas técnicas nacionais e internacionais e 5 patentes.Informações Técnicas Sumário
CAPÍTULO 1 - CONCEITOS INICIAIS FUNDAMENTAIS - 1
CAPÍTULO 2 - FORÇAS ATUANTES NOS FLUIDOS - 5
2.1 Forças que Atuam nos Fluidos - 5
2.1.1 Forças Interiores - 5
2.1.2 Forças Exteriores - 5
2.2 Tensão em um Ponto - 5
2.2.1 Tetraedro de Cauchy - 6
2.2.2 Tensor Tensão - 8
2.2.3 Convenção de Sinal dos Componentes da Tensão - 9
2.2.4 Interpretação dos Componentes do Tensor T - 9
2.2.5 Tipos de Tensão - 9
2.2.6 Tensão de Cisalhamento e Viscosidade - 10
2.2.7 Propriedades do Tensor Tensão - 10
2.3 Tensão de Cisalhamento, Viscosidade e Deformação no Fluido - 11
2.4 Viscosidade e Transferência de Quantidade de Movimento - 13
2.5 Regime Variável de Escoamento de um Fluido - 14
2.6 Fluidos Não-Newtonianos - 14
2.7 Tipos de Viscosidade sob Regime Variável - 15
2.8 Gás Perfeito - 15
2.9 Compressibilidade (b) e Elasticidade (E) - 16
2.10 Velocidade do Som no Fluido - 17
2.11 Formas de Expressão dos Fluxos - Similaridade - 17
2.12 Efeito da Temperatura na Viscosidade - 17
CAPÍTULO 3 - FLUIDO IDEAL - 19
3.1 Fluido Ideal - Conceito - 19
3.2 Fluido Real - Conceito - 19
3.3 Fluido Estático (FE) - Conceito - 19
3.4 Princípio de Pascal - 20
3.5 Equação Diferencial do Fluido Estático - 20
3.5.1 Equação do Fluido Estático em Função da Cota - 21
3.5.2 Equação Vetorial Intrínseca do Fluido Estático - 22
3.5.3 Aplicação da Equação de Fluido Estático - 23
3.6 Outros Conceitos Importantes - 25
3.6.1 Fluido Piezotrópico - 25
3.6.2 Fluido Incompressível - 25
3.7 Estática dos Fluidos no Campo Gravitacional - 25
3.7.1 Função Pressão em um Campo Gravitacional - 26
3.7.2 Variação de Pressão c/ Cota no Campo da Gravidade - 27
3.8 Fluido Isotérmico em Repouso - 27
3.8.1 Equilíbrio Convectivo - 28
3.8.2 Atmosfera Real - 30
3.9 Fluido Incompressivel em Repouso - HIDROSTÁTICA - 32
3.9.1 Superfície Livre - 33
3.9.2 Pressão Absoluta e Pressão Efetiva - 33
3.9.3 Altura Piezométrica - 33
3.9.4 Tipos de Manômetros - 34
3.9.5 Pressão Uniforme - 36
3.10 Equilíbrio Relativo ou Dinâmico - 36
3.10.1 Aceleração Retilínea Uniforme - 37
3.10.2 Rotação Uniforme - 37
3.11 Empuxo - 40
3.11.1 Empuxo em Superfícies Planas Inclinadas - 40
3.11.2 Empuxo em Superfícies Curvas - 41
3.11.2.1 Componente Horizontal - 42
3.11.2.2 Componente Vertical - 43
3.11.2.3 Resultante das Forças sobre a Superfície Curva - 43
3.12 Corpos Imersos: Princípio de Arquimedes - 43
3.12.1 Ponto de Aplicação do Empuxo - 44
3.12.2 Demonstração Analítica - 44
3.12.3 Aplicação do Princípio de Arquimedes: Flutuação e Afundamento - 47
3.12.4 Considerações sobre o Equilíbrio de Corpos Imersos - 47
CAPÍTULO 4 - CONSERVAÇÃO DA MASSA - 49
4.1 Equação da Continuidade - Expressão da Conservação da Massa - 49
4.2 Escoamento Unidirecional - 51
4.2.1 Vazão Volumétrica Através de Tubo de Fluxo - 52
4.2.2 Equação da Continuidade - 53
4.3 Fundamentos Matemáticos do Escoamento - 53
4.3.1 Descrição ou Configuração do Escoamento - 55
4.3.2 Descrição Lagrangeana - 55
4.3.3 Descrição Euleriana - 56
4.3.4 Derivadas das Descrições Lagrangeana e Euleriana - 57
4.3.5 Relação: a Derivada Local e a Derivada Substantiva - 57
4.3.5.1 Interpretação Física - 58
4.3.5.2 Interpretação Vetorial - 58
4.3.6 Linhas de Fluxo - 60
4.3.7 Tubo de Fluxo - 60
4.3.8 Visualização de Linhas de Fluxo e de Trajetória - 60
4.3.9 Linhas de Emissão - 61
4.3.10 Equação das Linhas de Fluxo - 61
4.3.11 Outra Dedução da Equação das Linhas de Fluxo - 62
4.3.12 Equação das Trajetórias - 63
4.4 Equação de Euler - 64
4.4.1 Equação de Euler em Coordenadas Naturais ou Intrínsecas - 65
4.4.2 Expressões da Equação Euler em Coordenadas Naturais - 68
4.5 Escoamento Adiabático - 69
4.6 Escoamento Isentrópico - 70
4.7 Escoamento Barotrópico - 71
4.7.1 Equação de Euler do Escoamento Barotrópico - 71
4.7.2 Equação de Euler em Função da Velocidade - 72
4.8 Descrição Euleriana do Escoamento Ideal (Adiabático) - 72
4.9 Equações de Bernoulli - 73
4.9.1 Entalpia e Pressão de Estagnação - 74
4.9.2 Equações de Bernoulli no Campo Conservativo da Gravidade - 75
4.9.3 Equação de Euler Unidimensional e Equação de Bernoulli - 75
4.10 Fluxo de Energia - 76
4.10.1 Fluxo de Energia no escoamento isoentrópico, isócoro - 79
4.10.2 Aplicação da Expressão do Fluxo de Energia do Escoamento ideal - 79
4.10.3 Interpretação Energética da Equação de Bernoulli - 81
4.11 Balanços de "Carga" do Escoamento Isócoro - 81
4.11.1 Balanço de Energia por Unidade de Volume - 82
4.11.2 Pressão Motriz - 82
4.11.3 Correções no Balanço de Carga (Aplicações no escoamento real
encontrado em práticas industriais) - 83
4.12 Atrito na Parede de um Tubo de Seção Reta Constante - 85
4.13 Fator de Atrito de Conduto Retilíneo Circular - 86
4.14 Balanço de Carga em Encanamento com Bomba - 87
4.14.1 Potências e Eficiências de Bombas - 88
CAPÍTULO 5 - FLUXO DE QUANTIDADE DE MOVIMENTO - 89
5.1 Taxa no Tempo da Variação da Quantidade de Movimento - 89
5.2 Transporte e Fluxo - 90
5.3 Expressão Vetorial - 91
5.4 Segunda Lei de Newton - 91
5.5 Interpretação do Tensor - 91
5.6 Escoamento no Campo da Gravidade - 92
5.7 Escoamento Permanente - 92
5.8 Forças que Atuam em um Corpo Imerso - 93
5.9 Forças que Atuam em Curva de Redução de Encanamentos (Cotovelos como caso particular) - 95
5.10 Equação da Quantidade de Movimento Angular - 98
5.10.1 Aplicação à Bomba Centrifuga - 98
5.10.2 Pré–rotação - 102
5.11 Geometria do Campo de Velocidade de um Fluido - 102
5.11.1 Interpretação do Tensor: - 105
5.11.2 Expansão ou Alongamento - 107
5.11.3 Interpretação do Tensor (continuação) - 107
5.11.4 Interpretação de - 108
5.11.5 Rotação do Corpo Rígido - 109
5.11.6 Rotação Média de uma Partícula Fluida - 110
5.11.7 Resumo da Interpretação de - 111
5.12 Vetor Turbilhão - 111
5.13 Escoamento Irrotacional - 112
5.14 Equações do Escoamento Ideal Irrotacional - 112
5.15 Equação de Laplace - 114
CAPÍTULO 6 - ESCOAMENTO VISCOSO - 115
6.1 Introdução - 115
6.2 Expressões do Tensor Tensão Viscosa - 116
6.3 Coeficiente de Viscosidade - 117
6.4 Equações de Escoamento de Fluido Viscoso - (substitui Tij em Cauchy) - 118
6.4.1 Fluido Newtoniano, Isotrópico, Apolar - 118
6.4.2 Viscosidade Constante - 119
6.4.3 Fluido Incompressível - 119
6.4.4 Escoamento Permanente de Fluido Incompressível - 120
6.4.5 Escoamento Permanente, Incompressível e Lento (Escoamento de Stokes) - 120
6.5 Aplicações das Equações de Navier-Stokes (Escoamentos incompressíveis) - 120
6.6 Análise Dimensional e Semelhança de Escoamento - 124
6.6.1 Condições de Semelhança (ou de Similaridade) - 125
6.6.2 Semelhança de Rugosidade (Nikuradse) - 126
6.6.3 Tensão Adimensional - 126
6.6.4 Estudo do Gráfico de Moody - 127
6.6.5 Equação Empírica de “Generaux” - 128
6.6.6 Algumas Características de Canos e Tubos - 129
6.6.7 Expressões de Perda de Carga (em canos retos) - 130
6.6.8 Perdas em Acidentes - 130
6.6.9 Queda de Pressão Creditada ao Acidente - 130
6.6.10 Métodos Práticos de Exprimir Perdas de Cargas em Acidentes - 131
6.6.11 Medida de Vazão - 132
CAPÍTULO 7 - MOVIMENTAÇÃO DE FLUIDOS – BOMBAS - 135
7.1 Carga Teórica de Bomba Centrífuga - 135
7.2 Escoamento Real numa Bomba - 136
7.3 Escoamento na Caixa de Caracol - 136
7.4 Curvas Características de Bombas - 137
7.5 Desgaste das Bombas - 139
7.6 Diâmetro Econômico da Tubulação - 140
7.7 Sistemas com Bombas - 140
7.8 Correção para Viscosidade - 141
7.9 Estimativa do Diâmetro do Rotor - 141
7.10 Associação de Bombas - 141
7.10.1 Bombas em Paralelo - 142
7.10.2 Bombas em Série - 144
7.11 Bombas Semelhantes - 145
7.12 Curvas Características Generalizadas - 146
7.13 Pontos Correspondentes - 147
7.14 Velocidade Específica de Bombas - 148
7.15 Cavitação de Bombas Centrifugas - 149
7.16 Saldo da Carga de Sucção (SCS) ou Carga Positiva de Sucção (CPS) - 149
7.17 Aumento do SCS Disponível - 150
7.18 Diminuição do SCS Necessário - 151
CAPÍTULO 8 - CAMADA LIMITE - 153
8.1 Introdução à Análise da Camada Limite (CL) - 153
8.2 Formação de Camada Limite na Placa Plana - 154
8.3 Equações da Camada Limite Laminar - 155
8.4 Simplificação das Equações :"Análise de Ordem de Grandeza" - 155
8.5 Equações Resultantes: Dimensionais - 156
8.6 Pressão Imposta à Camada Limite - 157
8.7 Camada Limite Sujeita à Gradiente de Pressão Nulo ou a uma Pressão Constante - 158
8.8 Balanço de Quantidade de Movimento na Camada Limite (CL) - 159
8.9 Interpretação Física da Equação da Camada Limite para grad R = 0 - 161
8.10 Espessuras da Camada Limite - 162
8.10.1 Espessura de Deslocamento - 162
8.10.2 Espessura da Quantidade de Movimento - 164
8.11 Equação da Camada Limite Integrada - 165
8.12 Estudo da Camada Limite - 166
8.13 Cálculo da Camada Limite Laminar - 168
8.14 Coeficientes de Atrito - 169
8.15 Camada Limite Turbulenta - Cálculo Aproximado - 169
8.15.1 Camada Limite Turbulenta - Perfil de Velocidades - 170
8.15.2 Camada Limite Turbulenta - Tensão na Parede - 171
8.16 Espessura da Subcamada Laminar - 171
8.17 Expressões das Equações do Escoamento Viscoso - 172
8.18 Regras sobre as Médias - 174
8.19 Escoamento Turbulento: Tensor Tensão - 175
8.20 Equação Navier-Stokes Média Temporal - 176
8.21 Interpretação da Tensão Turbulenta - 177
CAPÍTULO 9 – AS EQUAÇÕES DO MOVIMENTO - 179
9.1 Equações dos Balanços das Forças e das Variações das Quantidades de Movimento no Escoamento de um Fluido - 179
9.2 Aplicações: Fluidos Newtonianos - 182
9.3 Aplicações: Teoria da Camada Limite (“Boundary Layer Theory”) - 183
9.3.1 A Matemática dos Conceitos de Prandtl - 185
9.3.2 Equações do Balanço de Forças e de Quantidade de Movimento Simplificadas para os Conceitos de Camada Limite - 186
9.3.3 Soluções de Similaridade para a Camada Limite - 190
9.3.4 Camada Limite Laminar numa Placa Plana Horizontal - 191
9.4 Escoamento Laminar no interior de Tubos e Dutos - 196
9.5 Aplicações: Estudos da Região de Desenvolvimento Hidrodinâmico – 202
REFERÊNCIAS - 207
APÊNDICE - 209Informações Técnicas
Nº de páginas: 232 Origem: Nacional Editora: Editora Ciência Moderna Idioma: Português Edição: 1ª Edição Ano: 2016 ISBN: 9788539907069 Encadernação: Brochura Autor: Maury Saddy - Informações
Avaliação técnica sobre o livro
