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Fenomeno Transportes Prática

Por:   •  2/10/2014  •  768 Palavras (4 Páginas)  •  237 Visualizações

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4ª Aula Experimental – Perda de Carga Localizada:

1. Objetivo:

Verificar a perda de carga em um elemento singular e determinar o comportamento do coeficiente de resistência (KS) deste elemento.

2. Fundamentos Teóricos:

As instalações hidráulicas não são formadas unicamente de tubos e a inserção de elementos como curvas, reduções, válvulas e etc. vão ocasionar perdas de carga adicionais. Torna-se bastante prático converter o efeito causado por uma singularidade em um coeficiente de resistência da tubulação. A equação da perda de carga em uma singularidade é dada por:

(eq. 1)

onde: hCL= perda de carga no elemento considerado;

KS = coeficiente de resistência ou perda de carga singular;

g = aceleração local da gravidade;

v = velocidade média de escoamento do fluido.

Comparando com a equação de Darcy-Weisbach:

(eq. 2)

Novamente, isto somente pode ser considerado verdadeiro para “Re” elevados.

3. Procedimento Experimental:

3.1. Preparação:

Foi instalado na tubulação de ¾’’ uma curva de 90º da linha M.U. e o tubo Venturi na outra em outra parte da tululação. A medida da vazão foi realizada através do tubo Venturi, com fizemos no 2º e 3º experimentos. Para medir as pressões na singularidade, conectamos as duas mangueiras às tomadas de pressão na entrada e na saída do elemento (curva de 90º) e a duas das linhas do piezômetro (PC e PD). Esta será a perda de carga no elemento singular. Repetindo a operação para o tubo Venturi, conectado a duas das linhas do piezômetro (PA e PB).

No tubo Venturi, a vazão mássica será determinada por: (eq. 3)

onde: P= diferença de pressão entre os piezômetros (pA-pB);

 = massa específica do fluido em escoamento;

DO = diâmetro do tubo Venturi em seu estrangulamento;

 = fator diâmetro (D0/DT=0,48);

C = coeficiente de Descarga (QPrática/QTeórica=0,99).

Esta é a equação da curva de calibração e todos os termos constantes estão englobados em uma constante “K” a ser determinada experimentalmente:

(eq. 4)

O diâmetro (D0) do estrangulamento é de 10mm e o diâmetro da tubulação (DT) é 20,83mm, a massa específica da água pode ser utilizada como =1.10-3g/mm3 e a aceleração da gravidade local pode ser aferida como g=9,81.103mm/s2. O produto “.g” terá valor de 9,81. A viscosidade cinemática da água (fluido utilizado no experimento) é, a 20ºC (temperatura aproximada do experimento) “1,0cS” (1,0centiStoke=1,0.10-2Stokes=1,0.10-6m2/s). Note que “K” pode ser obtido teoricamente por:

(g.mm)1/2

Na tubulação de ¾’’, entre os pontos “C” e “D” existirá uma curva de 90º e a medida de pressão dos piezômetros permitirá aplicar a equação de Bernoulli, conforme a figura e o desenvolvimento seguinte:

(Fig. 1)

(Eq. 5)

Como a tubulação é horizontal (hC=hD) e não apresenta alteração de diâmetro, com regime permanente (vC=vD), a equação “5” se reduz a:

(Eq. 6)

3.2. Ensaio:

Foi fechado totalmente o registro e após ligamos a bomba. O registro vagarosamente foi sendo aberto para que se pude-se fazer a limpeza da tubulação , ou seja a retirada de todas as bolas de ar contidas na tubulação. Abrimos o registro vagarosamente até que seja estabelecida a vazão máxima da instalação, ou seja, atingido o limite da faixa dos piezômetros. Após a retirada do ar da tubulação fechamos o registro ate o nível nos piezômetros se nivelarem, após estes nível ter sido estabelecido, o registro foi lentamente sendo aberto e coletamos 10 medidas nos piezometros para medir a pressão. PA, PB, PC e PD e calcular ΔP.

Tabela 3.2.1. Coleta de pressões no tubo Venturi para determinação da vazão:

PA PB P .g

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