Relatório III – Perda de Carga EME412P – Fenômenos de Transporte II – Experimental
Por: Skate8 • 7/4/2019 • Relatório de pesquisa • 2.012 Palavras (9 Páginas) • 432 Visualizações
Universidade Federal de Itajubá
Relatório III – Perda de Carga
EME412P – Fenômenos de Transporte II – Experimental
Professor: Dr. Rubenildo Vieira Andrade
Aluna: Cibele Cristina Leite 2016007543 Turma: 09
Aluna: Daniele Melo Costa 2016000220 Turma: 09
Aluno: Lucas H. Paula Santos 28947 Turma: 09
Aluno: Leonardo José F. M. da Rocha 2017019727 Turma: 09
Aluno: Kevin Ryuichi Okada 2016016220 Turma: 09
Introdução
Quando um líquido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, ocorrerá sempre uma perda de energia, denominada perda de pressão (Sistemas de ventilação ou exaustão) ou perda de carga (Sistemas de bombeamento de líquidos). Esta perda de energia é devida principalmente ao atrito do fluído com uma camada estacionária aderida à parede interna do tubo. Em suma, perda de carga é a energia perdida pela unidade de peso do fluido quando este escoa.
No último século foram realizados diversos estudos sobre as leis que governam a perda de altura devida ao atrito. Sendo que a equação de fluxo em tubos mais popular foi criada por Henri Darcy (1803 - 1858), Julius Weisbach (1806 – 1871) e outros por volta da metade do século XIX. Ficando conhecida como a equação de Darcy-Weisbach, o qual é usada para calcular a perda de energia do escoamento do fluido de um ponto para o outro no interior de uma tubulação.
Objetivo
Este relatório tem como objetivo principal a visualização e a medição da perda de carga em um tubo e comparar o resultado com a equação de Darcy-Weisbach.
Resumo teórico
Perda de Carga
A perda de energia de um fluído em fluxo contido em uma tubulação pode ser composta por dois fatores. O primeiro, perda de carga distribuída, é devido ao atrito do fluído com uma camada estacionária aderida á parede interna do tubo. Já o segundo fator, que é a perda de carga localizada, está relacionado com a geometria da tubulação. Dessa forma, a equação para perda de carga é expressa por:
[pic 1]
- hf = perda de carga distribuída
- hs = perda de carga localizada
Como nesse presente experimento não houve perda de carga localizada, devido à inexistência de variações da geometria da tubulação, calculou-se apenas a perda de carga distribuída.
1.2.3 Perda de Carga Distribuída
A perda de carga em um escoamento numa tubulação pode ser calculada pela equação de Darcy – Weisbach:
[pic 2]
Onde:
- hf = perda de carga ao longo do comprimento do tubo (mca)
- f = fator de atrito
- L = comprimento do tubo [m]
- D = diâmetro interno do tubo [m]
- u = velocidade média do escoamento do fluido [m/s]
- g = aceleração da gravidade (9,807 m/s^2)
1.2.4 Fator de Atrito
O fator de atrito (f) é um parâmetro adimensional que é utilizado para calcular a perda de carga em uma tubulação devido ao atrito e é influenciado pelo tipo de escoamento.
Para tubos lisos ou rugosos com escoamento laminar (Re 2.300) pode ser calculado pela seguinte equação:[pic 3]
[pic 4]
Para tubos lisos com escoamento turbulento (3.000 Re 4x10^6) a equação é dada por:[pic 5][pic 6]
[pic 7]
Para escoamento turbulento, o fator de atrito também pode ser determinado pelo diagrama de Moody ou pela equação de Colebrook dada abaixo:
[pic 8]
Materiais e Métodos
2.1 Materiais Utilizados
O experimento foi realizado no laboratório de análises de turbina a gás e gaseificação de biomassa do NEST/UNIFEI. No experimento foram utilizados os seguintes materiais:
- Proveta Vitrolabor com volume de 250 ml;
- Água;
- Manômetro;
- Bancada para determinação de perda de carga;
- Termômetro Weston, modelo 4200;
- Cronômetro simples modelo OF0200.
2.2 Procedimento experimental
Para a realização do experimento utilizou-se uma bancada para determinação de perda de carga, conforme ilustrado na figura (2.1), composta por um reservatório de água, com chaminé de equilíbrio, conectado a um tubo de vidro, com diâmetro 0,0053 m e um trecho reto de 1m de comprimento ligado a um manômetro e a uma válvula para controle de vazão do ensaio.
[pic 9]
Figura 2.1 – Desenho esquemático da bancada para determinação de perda de carga
Obs: Manômetro está acoplado no trecho reto do tubo de vidro conforme ilustrado na figura (2.2).
[pic 10]
Figura 2.2 – Desenho esquemático do manômetro.
Após a abertura da válvula e a estabilização do sistema, foi realizada a leitura do manômetro e em seguida a coleta de fluido enquanto se cronometrava a variação de volume na proveta, finalizando com a medição da temperatura do fluido. Foram realizadas 3 coletas a fim de se calcular o desvio padrão, e então a abertura da válvula foi levemente aumentada e os procedimentos de leitura do manômetro, coleta, cronometragem e medição de temperatura do fluido novamente realizados.
...