Relatório Mecânica dos Fluídos

UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP

Milena Nascimento de Carvalho (D347128)

EM6P

Experimento Perda de carga singular

São Paulo,

2019

Objetivo

• Determinar o coeficiente de perda de carga singular (Ks) para vários tipos de singularidades, e compará-los com valores tabelados;
• Estudar o comportamento da perda de carga singular (hs) em função da vazão (Q) e do coeficiente de perda de carga singular (Ks) em função do número de Reynolds (Re);
• Determinar o comprimento equivalente (Leq) das singularidades e analisar o comportamento de Leq em função do número de Reynolds (Re).

Introdução

Qualquer elemento de uma tubulação que perturba o escoamento do fluído, estabelecido em condutores retos de secção constante, denomina-se singularidade. Assim, são singularidades as mudanças de direção, as válvulas, os registros, os filtros, estreitamentos, alargamentos, os joelhos (90º e 45º), curvar longas, reduções, etc. Logo, ao calcular a carga entre a entrada e a saída de uma singularidade, pode-se observar uma queda da mesma. Essa queda é a perda singular e indica-se por hs. Dependendo do dispositivo, as perdas de carga singular podem ser calculadas de duas maneiras, ou por meio da equação:

hs = Ks * (v²/2g)

Onde v é a velocidade do fluído, g é a aceleração da gravidade e Ks é o coeficiente da perda de carga singular. Este coeficiente é um adimensional, que deve ser determinado experimentalmente para cada situação, e é diretamente proporcional à dificuldade da passagem do fluído pela singularidade. Ou as perdas de carga singular podem ser calculadas por:

hs = f * (Leq/D) * (v²/2g)

Sendo f o fator de atrito, Leq o comprimento equivalente de tubo reto e D é o diâmetro de tubulação.

Aplicando a equação de Energia entre a entrada (e) e a saída (s) de válvula:

hs = (Pe – Ps) / ɣ

Por meio de um registro no sistema utilizado, varia-se a vazão, observando-se a variação de hs. Com os valores de hs é possível determinar o valor do coeficiente de perda de carga singular Ks por meio da seguinte equação:

Ks = (2g * hs) / v²

Outra forma de avaliar as perdas singulares é por meio do seu comprimento equivalente. O comprimento equivalente de uma singularidade (Leq) é o comprimento imaginário de uma tubulação de mesmo diâmetro, que produziria uma perda distribuída igual à perda singular causada pela singularidade. Abaixo equação:

Leq = (Ks * Dh) / f

Desenvolvimento

Utilizando as formulas que foram apresentadas acima e os dados que obtivemos durante o experimento, teremos as seguintes informações:

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

Após obter todas as informações desejadas, poderemos coloca-las em gráficos:

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

Conclusão

Foi possível calcular o coeficiente de perda de carga singular, estudar o comportamento da perda carga singular e determinar o comprimento equivalente das singularidades. Tudo isso através do experimento que foi feito em aula, que nós deu as informações de volume e tempo.

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