Experimento Fator de Atrito - Perda de Carga
Por: Carlos.Martins • 5/11/2015 • Relatório de pesquisa • 1.017 Palavras (5 Páginas) • 899 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
FATOR DE ATRITO EM CONDUTOS DE SECÇÃO CIRCULAR
Adriano Gomes RA: 324221
Alexandre Takahashi RA: 324167
David Martins RA: 323926
Fernando Torricelli RA: 324019
Murilo Borges RA: 323713
Renan Ramos RA: 323772
São Carlos
2010
Sumário
Objetivo............................................................................................................................3
Introdução........................................................................................................................3
Procedimento experimental............................................................................................4
Dados e cálculos...............................................................................................................5
Tratamento dos resultados..............................................................................................7
Questões de verificação...................................................................................................8
Objetivo
Determinar o fator de atrito (f) experimentalmente e compará-lo com o teórico.
Introdução
Para a análise do experimento, são necessários os seguintes conceitos:
- Balanço de Energia Mecânica (BEM):
+ g. Δz + + [pic 1][pic 2][pic 3]
Onde = perda de carga na tubulação[pic 4]
- Fator de atrito (Fanning)
f = (1)[pic 5]
Considerando as energias cinética e potencial nulas, a partir do balanço, temos:
(2)[pic 6]
Inserindo (2) em (1), calcula-se o fator de atrito obtido experimentalmente.
- Equações empíricas para o cálculo do fator de atrito teórico
Para 4x103 < Re < 1x105 ➔ f = 0,079 Re-0,25 (3)
Para Re > 1x105 ➔ f = 0,046 Re-0,2 (4)
Procedimento experimental
O experimento consiste em um bombeamento de água através de três tubos (A, B e C) do mesmo material, variando diâmetro e comprimento.
A cada tomada de vazão (4 vazões diferentes para cada tubo), mede-se a temperatura da água e anota-se a variação de altura (ΔH) do manômetro.
Com isso, tem-se os dados necessários para o cálculo do fator de atrito experimental através do balanço de energia mecânica e comparar com os valores teóricos obtidos pelas equações empíricas (3) e (4).
Dados e cálculos
Massa do galão = 800 g
Tabela 1-Características das tubulações
Tubulação | A | B | C |
Diâmetro (mm) | 7,8 | 6,3 | 6,3 |
Comprimento (mm) | 1300 | 1300 | 650 |
Tabela 2- Dados coletados
A | B | C | ||||
Medição | Massa (kg) | Tempo (s) | Massa (kg) | Tempo (s) | Massa (kg) | Tempo (s) |
1 | 4,300 | 10,38 | 2,970 | 11,22 | 2,245 | 12,06 |
2 | 4,480 | 10,88 | 2,920 | 10,84 | 2,160 | 11,47 |
3 | 4,800 | 12,22 | 3,350 | 13,22 | 2,180 | 11,38 |
4 | 3,710 | 9,97 | 2,960 | 11,81 | 1,970 | 9,94 |
Tabela 3- Dados coletados e cálculo da vazão mássica
Tubulação | Temperatura (ºC) | ΔP (mmHg) | Vazão Mássica (kg/s) |
A | 24 | 609 | 0,3372 |
27 | 593 | 0,3382 | |
29 | 584 | 0,3273 | |
31 | 467 | 0,2919 | |
B | 24,5 | 700 | 0,2647 |
28 | 700 | 0,2694 | |
29 | 691 | 0,2534 | |
31 | 641 | 0,2506 | |
C | 26 | 154 | 0,1862 |
28 | 149 | 0,1883 | |
30 | 147 | 0,1916 | |
31 | 139 | 0,1982 |
Tabela 4- Cálculo do número de Reynolds e fatores de atrito
Tubo | μ (N.s/m²) | ρ(kg/m³) | ub(m/s) | Re | fteórico | fexperimental |
A | 8,90E-05 | 997,24 | 7,08 | 6,18E+05 | 3,20E-03 | 4,88E-03 |
8,53E-05 | 996,48 | 7,10 | 6,47E+05 | 3,17E-03 | 4,72E-03 | |
8,16E-05 | 996,70 | 6,87 | 6,54E+05 | 3,16E-03 | 4,96E-03 | |
7,84E-05 | 995,35 | 6,14 | 6,08E+05 | 3,21E-03 | 4,98E-03 | |
B | 9,01E-05 | 997,12 | 8,52 | 5,94E+05 | 3,22E-03 | 3,87E-03 |
8,35E-05 | 996,22 | 8,67 | 6,52E+05 | 3,16E-03 | 3,74E-03 | |
8,35E-05 | 996,70 | 8,16 | 6,13E+05 | 3,20E-03 | 4,17E-03 | |
7,84E-05 | 995,35 | 8,08 | 6,47E+05 | 3,17E-03 | 3,95E-03 | |
C | 8,72E-05 | 996,74 | 5,99 | 4,32E+05 | 3,43E-03 | 2,78E-03 |
8,35E-05 | 996,22 | 6,06 | 4,56E+05 | 3,40E-03 | 2,63E-03 | |
7,80E-05 | 995,70 | 6,17 | 4,96E+05 | 3,34E-03 | 2,50E-03 | |
7,84E-05 | 995,35 | 6,39 | 5,11E+05 | 3,32E-03 | 2,21E-03 |
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