Relatório 6 de Laboratório de Mecânica dos Fluidos

...tubo de um ponto para outro, haverá uma certa perda de energia, denominada perda de pressão ou perda de carga. Esta perda de energia é devido ao atrito com as paredes do tubo e devido à viscosidade do líquido em escoamento. Quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação, isto é, a altura das asperezas, maior será a turbulência do escoamento e, logo, maior será a perda de carga. Já há cerca de dois séculos estudos e pesquisas vem sendo realizados, procurando estabelecer leis que possam reger as perdas de carga em condutos. Várias fórmulas empíricas foram estabelecidas no passado e algumas empregadas até com alguma confiança em diversas aplicações de engenharia, como as fórmulas de Hazen-Williams, de Manning e de Flamant. Atualmente a expressão mais precisa e usada universalmente para análise de escoamento em tubos, que foi proposta em 1845, é a conhecida equação de Darcy-Weisbach: EMBED Equation.3 (1) Onde: hf perda de carga ao longo do comprimento do tubo f fator de atrito (adimensional) L comprimento do tubo (m) V velocidade do líquido no interior do tubo (m/s) D diâmetro interno do tubo (m) g aceleração da gravidade local (m/s2) J hf /L perda de carga unitária. Na literatura técnica existem algumas fórmulas empíricas para o cálculo da perda de carga. A equação de Hazen-Williams é uma delas: EMBED Equation.3 (2) Onde:C coeficiente que depende do material do tubo L comprimento total da tubulaçãoQ vazão volumétricaD diâmetro interno da tubulação. O coeficiente de atrito f também pode ser obtido no diagrama de Moody. INCLUDEPICTURE http://www.pipest.com.br/imagens/diagrama01.jpg \* MERGEFORMATINET Figura 1 Diagrama de Moody 3. Materiais e Métodos Nesse experimento foram utilizados os Equipamentos e Materiais listados abaixo: Módulo de Ar O módulo de ar (Figura 2) é um equipamento utilizado para promover um escoamento de ar ao longo de dutos. O Escoamento é promovido por um ventilador central e duas zonas distintas: a de sucção e a de recalque. Figura 2 Módulo de Ar Na zona de sucção do módulo de ar encontram-se os dutos de secções de 11/2 liso, 11/2 rugoso e 3 liso com suas respectivas tomadas de pressão dinâmica e estática. Módulo de Água O módulo de água (Figura 3) integra uma bomba utilizada em conjunto com um reservatório, de onde a água é bombeada, além de tubos interligados entre si. A entrada de água nos tubos é controlada por meio de válvulas. Os tubos formam um caminho fechado de modo que toda a água bombeada por eles sempre volta para o reservatório. Nesse experimento utilizou-se um tubo de 3 em associação primeiramente com um tubo de 11/2 liso e em seguida com um tubo de 11/2 rugoso. No tubo de 3 mediu-se a pressão dinâmica e nos tubos de 11/2 a pressão estática. Figura 3 Módulo de Água O Experimento 1º Parte: A primeira parte desse experimento compreende as análises de perda de carga no módulo de ar. Primeiramente conectou-se um manômetro na saída da tomada de pressão dinâmica (Tubo de Pitot + Pressão Estática) do duto de 11/2 liso enquanto que um outro manômetro foi conectado nas duas saídas de pressão estática do mesmo duto (Figura 2) distantes entre si de 5m. Dessa forma pela variação da altura obtida pela tomada de pressão dinâmica se calcula a velocidade Vm ( EMBED Equation.3 ) e a vazão Q ( EMBED Equation.3 ) do escoamento, pelas tomadas de pressão estáticas se calcula a perda de carga hf ( EMBED Equation.3 ) utilizando-se das medidas das variações de altura. Com os valores obtidos no calculo da pressão dinâmica pode-se calcular o número de Reynolds Re (EMBED Equation.2 ) e com os valores obtidos no cálculo da perda de carga pode-se calcular os coeficientes de atrito f (Equação 1) da Equação de Darcy-Weisbach e o C (Equação 2) da Equação de Hazen-Williams. Os valores aferidos das variações de alturas tanto para a pressão dinâmica quanto que para a pressão estática encontram-se na Tabela 1, enquanto que os cálculos referentes à pressão dinâmica se encontram na Tabela 2 e os referentes à pressão estática se encontram na Tabela 3. Os valores de perda de carga por comprimento (J), Número de Reynolds (Re) e Coeficiente de perda de carga médio (Cm) encontram-se na Tabela 4. O mesmo procedimento acima foi adotado para a análise do tubo de 11/2 rugoso. Os valores aferidos das variações de alturas tanto para a pressão dinâmica quanto que para a pressão estática encontram-se na Tabela 5, enquanto que os cálculos referentes à pressão dinâmica se encontram na Tabela 6 e os referentes à pressão estática se encontram na Tabela 7. Os valores de perda de carga por comprimento (J), Número de Reynolds (Re) e Coeficiente de perda de carga médio (Cm) encontram-se na Tabela 8. Mais um vez o procedimento já descrito foi adotado, só que agora para a análise do tubo de 3 liso. Os valores aferidos das variações de alturas tanto para a pressão dinâmica quanto que para a pressão estática encontram-se na Tabela 9, enquanto que os cálculos referentes à pressão dinâmica se encontram na Tabela 10 e os referentes à p...

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