Projeto de um secador de cabelos

Projeto de um secador de cabelos

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Mecânica dos Fluidos I PROJETO – Secador de Cabelo

Nome: Felipe Shinji AkamatsuRA: 043433

Nome: Frederico Rodrigues Minucci RA: 043654

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• Introdução e objetivo • Procedimentos Experimentais

• Cálculos Experimentais

• Aplicação

• Conclusão

• Bibliografia

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Introdução e objetivo

Indispensáveis em qualquer casa, os secadores de cabelo proporcionam, de forma prática e eficiente que as pessoas possam secar a frio ou a quente, pentear, enrolar, e dar volume aos cabelos.

Durante inverno, o comércio registra um aumento nas vendas do produto e a sua utilização torna-se praticamente essencial, pois muitas pessoas evitam sair de suas residências com o cabelo molhado com o objetivo de evitar gripes e resfriados.

O aumento do uso do produto representa acréscimo do consumo de energia elétrica, porque, além do maior número de pessoas que utilizam o aparelho, o tempo de uso é maior e, durante o período de racionamento de energia elétrica em que vivemos, o uso indiscriminado de aparelhos elétricos pode representar que as metas estabelecidas pelo governo federal não sejam alcançadas.

A potência dos secadores de cabelo varia entre os 1000 e os 2000

Watts. Ao contrário do que pode parecer, uma potência elevada não significa, necessariamente, um melhor desempenho do aparelho. Pelo contrário, quanto maior for a potência, mais ar quente é expelido, o que pode levar a uma maior fragilização dos cabelos, especialmente se forem

Página 4 de 18 pintados, descolorados, com permanente ou submetidos, com freqüência, à água do mar ou de piscina.

O secador de cabelo precisa forçar um grande volume de ar ao seu redor. Um motor suga o ar, aquece-o, graças a uma resistência elétrica, e o força para fora, em qualquer direção na qual você decidir apontá-lo. Esse ar aquecido encontra a água em seu cabelo, aquece-a e a transforma em vapor. A temperatura de saída do ar depende muito mais do calor fornecido pela resistência a esse fluxo do que da potência do motor, como será mostrado nos cálculos.

O ar quente é melhor que o ar frio, pois ele é capaz de absorver mais vapor de água. Forçar o ar para dentro de seu cabelo é bom, pois ele melhora a convecção. E a convecção é o segredo. A água em seu cabelo não é extraída, ela é evaporada.

Os aparelhos para viagem costumam ter dimensões menores para serem melhor acomodados em bagagens e seu peso fica em torno dos 300g (trezentos gramas). Enquanto que os aparelhos para uso doméstico costumam pesar cerca de 500g (quinhentos gramas) e os para profissional, entre 750 (setecentos e cinqüenta) e 800g (oitocentos gramas). As variáveis envolvidas em nossos cálculos foram:

• V1 – velocidade de entrada do ar no secador; • V2 – velocidade de saída;

• D1 – diâmetro de entrada do ar no secador;

• D2 – diâmetro de saída;

• T1 – temperatura de entrada do ar;

• T2 – temperatura de saída do ar;

• Dhélice – diâmetro da hélice do motor;

• Fm – força de reação para manter em equilíbrio o secador, na direção horizontal;

Página 5 de 18 ρ – massa específica do ar; • dW/dt – potência do secador;

• dm/dt – fluxo de massa pelo secador; héliceF - força da hélice que empurra o ar para frente.

Para a aplicação prática, utilizou – se de valores medidos instrumentalmente, de tabelas e de experimentos.

Os diâmetros foram medidos por régua, as temperaturas, por termômetros com escalas relativamente precisas e a massa específica, obteu – se por tabelas de livros de mecânica dos fluidos. Os valores da força de reação e do fluxo de massa foram adquiridos por experimentos descritos nesse relatório. As variáveis de velocidade e potência foram calculadas.

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Procedimentos Experimentais

Força de Reação Para medir a força de reação, projetamos dois experimentos. Um deles foi manter o secador com sua saída apontada verticalmente para cima sobre uma balança. Primeiramente desligado, marcou – se sua massa; depois disso, ligou – o e obteve – se outro valor de massa, calculando – se a diferença. Esta foi multiplicada pelo valor da gravidade e conseguimos um equivalente em peso para essa força.

Outro experimento foi manter o secador na ponta de uma corda, ligado, calculando a força de tração na corda, sabendo já a massa do secador e também o ângulo que a corda faz com a vertical. Assim, como em exercícios de pêndulos, obteu – se a força desejada. Percebeu – se que os valores foram próximos.

Fluxo de massa Para tal dado, fez – se o seguinte experimento: Em um saco de lixo vazio, com o mínimo de ar no seu interior, ligou – se o secador e cronometrou – se o tempo para que o saco se enchesse.

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Sabendo o volume máximo do saco, obteve – se o fluxo. Repetiu – se o procedimento várias vezes para se chegar a um valor melhor aproximado.

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Cálculos Experimentais

O instrumento empregado foi simplificado em um tubo com diâmetro variável, um motor e um resistor.

Hipóteses: Regime permanente; Fluido incompressível; Uma entrada e uma saída; Escoamento unidimensional; Escoamento horizontal;

1- TTR para a conservação da massa no VC1

( )dAnVdV dt

0 ∫ ∫+=

vc sc r ρρ termos:

dV dt d 0.ρ (regime permanente)

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dAnVdAnVdAnV sc

Equações finais:

m&&&==12(1)
1222DVDV=(2)

2- Considerando agora apenas a hélice do secador de cabelos, obtemos:

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