DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE ESVAZIAMENTO DE TANQUE CILÍNDRICO
Por: marianasiqueira. • 1/5/2019 • Trabalho acadêmico • 2.033 Palavras (9 Páginas) • 524 Visualizações
[pic 1]
INSTITUTO LATINO AMERICANO DE TECNOLOGIA, INFRAESTRUTURA E TERRITÓRIO (ILATIT)
Curso: Engenharia Química
Professora: Marlei Roling Scariot
RELATÓRIO 1
“DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE ESVAZIAMENTO DE TANQUE CILÍNDRICO”
Estudantes: Andrew W. M. Venturini
Gabriele B. de Oliveira
Isadora S. Zamataro
Mariana S. de Oliveira
Foz do Iguaçu, 10 de abril de 2019.
Andrew Wallace Marcelo Vinha Venturini
Gabriele Bueno de Oliveira
Isadora Saraiva Zamataro
Mariana Siqueira de Oliveira
DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE ESVAZIAMENTO DE TANQUE CILÍNDRICO
Relatório da disciplina de Laboratório de Balanço de Massa e Energia para o curso de Engenharia Química situado no Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território – ILATIT da Universidade Federal da Integração Latino-Americana – UNILA.
Docente: Prof. Dra. Marlei Roling Scariot
Foz do Iguaçu
2019
1. LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Resultado do dimensionamento dos tanques e das variáveis fixas tabeladas ............ 4
Tabela 2: Resultados dos cálculos para o tanque 1 de orifício 0,4 cm .......................................7
Tabela 3: Resultados dos cálculos para o tanque 2 de orifício 0,6 cm .......................................7
Tabela 4: Densidade e viscosidade da água em diferentes temperaturas ................................ 10
2. RESUMO
O estudo da dinâmica de escoamento de fluidos em reservatórios engloba fatores de suma importância para otimização de processos. Este relatório apresenta a influência do diâmetro de orifícios no tempo de esvaziamento de reservatórios. Diante disso, o tempo de escoamento da água à temperatura ambiente foi cronometrado e comparado com o tempo empírico, calculado a partir das equações da continuidade e Bernoulli. Ademais, analisou-se a natureza do regime através do número de Reynolds, a fim de verificar a veracidade da relação utilizada, válida para escoamento laminar. O ensaio mostrou-se satisfatório, uma vez que os valores reais se aproximaram do calculado.
3. INTRODUÇÃO
A análise do tempo de esvaziamento de um reservatório é algo bastante importante e corriqueiro em diversos setores industriais. O estudo deste processo se dá através das equações de Bernoulli, com suas devidas correções. Teoricamente, a equação de Bernoulli aplica-se apenas para escoamentos permanentes, no entanto, se a superfície do reservatório desce com velocidade suficientemente baixa, o erro gerado, pode ser desprezado por ser muito pequeno (UFRS, 1996).
Através de equações matemáticas, é possível encontrar o tempo de esvaziamento de um tanque a partir de equações, como por exemplo, a de Bernoulli (equação 1) ou a equação geral do balanço de massas. No entanto, na prática o tempo teórico não é compatível com o tempo medido, isso pode ser explicado pelo fato da natureza do escoamento, que pode ser turbulento, ou a viscosidade do fluido, entre outros fatores que corroboram para a ocorrência da perda de caga causado principalmente pelo atrito que o fluido sofre no escoamento pelo reservatório (D. B. MATOS,2014).
Na Figura 1 é possível verificar a análise de um reservatório cilíndrico, através das medidas de suas cotas. Com esses valores é possível determinar a velocidade de esvaziamento do meio.[pic 2]
Figura 1: Esquema de representação de um tubo cilíndrico
[pic 3]
[pic 4]
[pic 5]
A equação de Bernoulli pode ser escrita como:
[pic 6]
[pic 7]
.[pic 8]
Outro fato determinante na velocidade do escoamento, são os orifícios de descarga, que fazem parte dos acessórios em uma tubulação. Os acessórios podem ser tubos com diversos diâmetros, um tipo muito utilizado são os bocais, os tipos de bocais são: bocal ajustado, bocal cilíndrico externo, bocal cilíndrico interno, bocal cônico convergente e bocal cônico divergente. Estes são escolhidos de acordo com a vazão de descarga desejada (D. B. MATOS,2014).
Os tipos de escoamento, podem ser de natureza, laminar ou turbulento, este fato é verificado através do número de Reynolds (equação 2), onde um valor menor ou igual a 2100, significa um fluxo laminar, e maior do que 3000, turbulento.
[pic 9]
Em que,
[pic 10]
v2 = Velocidade de saída do fluido [pic 11]
;[pic 12]
[pic 13]
Para o experimento, analisou-se o tempo de esvaziamento de um tubo cilíndrico, com a variação de dois orifícios e através dos resultados foi calculado o desvio padrão e a média, na qual se determinou a precisão do experimento.
4. MATERIAIS E MÉTODOS
Para o experimento, foram utilizados os seguintes instrumentos:
- 2 Tanques cilíndricos de PVC com 30 litros de capacidade com diferentes diâmetros no tubo de saída;
- 2 provetas de 1 litro;
- Água torneiral;
- Cronômetro;
- Régua de 30 cm;
- Paquímetro;
- Termômetro de mercúrio;
- Recipiente para recolher a água do escoamento.
Inicialmente as medidas dos cilindros de PVC foram previamente determinadas, utilizando régua e paquímetro, a fim de determinar as alturas relativas do tanque conforme a representação da figura 2.
...