O Tempo de efluxo de um tanque

Tempo de efluxo de um tanque

Introdução

Os princípios da mecânica de fluidos podem ser aplicados para sistemas físicos simples de escoamento de um tanque sob a ação da gravidade através da descarga em dutos para predizer a velocidade e o tempo de escoamento de um tanque com um duto qualquer e para determinação de um fator de correção (fator este que será analisado posteriormente).

Escolhendo-se pontos de referência apropriados para a aplicação da equação de energia e fazendo-se suposições sobre os vários termos desta equação pode-se geralmente simplificar a análise de problemas de escoamento de fluido através do fator de correção. Tais suposições, porém, podem conduzir a resultados incorretos, se elas não forem quantitativamente justificáveis.

O uso do fator de correção consiste num modo de simplificação de fatores que influem no escoamento de um fluido.

Objetivo do Experimento

O objetivo dessa investigação é determinar o tempo  de escoamento de um fluido através de dutos de comprimentos  e diâmetros variáveis, e interpretar os efeitos do diâmetro e do comprimento do tubo de descarga na velocidade de escoamento e no fator de correção, a serem determinados.

Conhecimentos teóricos

Equação da continuidade: através dessa equação, pode-se deduzir que:

[pic 1]

[pic 2]        Pela equação de Bernoulli, que é aplicada à velocidade de saída, deduz-se que:

[pic 3]

[pic 4]

Como a densidade é invariável neste experimento, pode-se cancelar os segundos termos de ambos os lados da equação, e considerando-se v2 >> v1, a equação resulta em:

[pic 5]

Torna-se necessário a adição de um fator de correção para suprir perdas devido ao atrito, resistências de entrada e saída, tensão superficial.

[pic 6]

Se não considerarmos v2 >> v1:

[pic 7]

[pic 8]

         D

                                                                          H

                                                        D0              L

Lista de Materiais/ Equipamentos:

Os itens necessários para a realização do experimento são:

• Aparato do tanque de efluxo/descarga
• Baldes
• Cronômetro
• Paquímetro
• Termômetro
• Balança
• Pincel
• Álcool
• Papel toalha

Procedimento Experimental:

1. Prender o duto de saída escolhido ao tanque.
2. Fixar intervalos (mínimo quatro) de mesma variação (quanto menor a variação mais precisa será o resultado, por exemplo 1 cm) no indicador de nível do tanque.
3. Colocar um balde abaixo da saída do duto.
4. Numerar e pesar baldes, tantos quanto forem os intervalos, para o recolhimento de massa de fluido nos respectivos intervalos.
5. Abastecer o tanque e o duto com fluido até altura determinada pelo grupo (um membro do grupo deve prevenir o escoamento vedando, com o dedo, a saída do duto).
6. Remover o dedo da saída do duto e deixar o fluido escoar até total remoção do ar, isto deve ser feito antes de se iniciar a cronometragem.
7. O cronômetro deve ser disparado assim que o fluido atingir a primeira marcação e o instante anotado assim que o nível de fluido atingir o final da mesma. O cronômetro não deve ser travado, até que seja atingido o final da última marcação.
8. O grupo deve ficar atento à troca de baldes, uma vez que se deve recolher apenas a massa nos intervalos de altura pré-definidos pelo grupo. O volume de fluido que não se encontra nestes intervalos é, então, recolhido pelo balde que se encontra abaixo do duto, este não deve ser pesado.
9. Pesar a massa recolhida em cada intervalo.

Deve-se repetir todo o procedimento para cada duto escolhido, visando a partir da réplica e da tréplica, diminuir a possibilidade de erro experimental. Lembrando que os baldes devem ser secados entre as amostragens pelo uso de papel toalha.

[pic 9]

1. Duto escolhido.
2. Tanque de efluxo.
3. Final do duto.
4. Balde coletor.
5. Indicador de nível.

Entrada de Dados:

Duto	Comprimento (cm)	Diâmetro (mm)
1
2

Balde	Massa do Balde
1
2
3
4

...