Ensaio de perda de carga em treco

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – DEM
LABORATÓRIO DE SISTEMAS TERMOFLUÍDOS I – LST
























ENSAIO DE PERDA DE CARGA EM TRECHO RETO


















Prof. José Aldo Silva Lima
Alunos: Rafael Franklin Lázaro de Cerqueira
Ronan Jacques Antonelli
Roger Cardoso dos SantosJoinville, Junho de 2010.
Sumário





Introdução 3

1. Fundamentos 3
1.1 Cálculo da Perda de Carga no Tubo 3
1.1.1 Perdas Localizadas 5
1.2 Número de Reynolds (Re) 5
1.2.1 Para o escoamento Turbulento (Re>2300): 6

2 Resultados e Análise 8

Conclusão 15

Referências 16

Apêndice 17







Introdução



Esse trabalho prático tem o objetivo de estudar o comportamento da água dentro de umcondutor cilíndrico reto, ou seja, calcular a perda de carga em um trecho reto de tubulação.
Estas perdas têm como causa principal o atrito do fluido com o interior do tubo (rugosidade), no qual a energia dissipada em virtude do atrito converte-se em calor para o fluido e o tubo.
Para a medição, são efetuadas leituras de vazão a partir do preenchimento de um tanque em função de um tempogasto para o evento, enquanto é feita a leitura de diferenças de pressão no piezômetro a fim de obter a perda de carga para cada situação, localizando-as no gráfico associativo de perda de carga para um trecho reto.



Fundamentos



1 Cálculo da Perda de Carga no Tubo



A perda de carga (hl) refere-se a uma perda energética no escoamento, que acontece por causa de uma redução da pressão noescoamento, devido aos efeitos do atrito entre o fluido e o tubo, ilustrada na Figura 1, tomando como base a região de entrada fluidodinâmica (ponto 1) e a região completamente desenvolvida (ponto 2). Para efetuar a leitura da perda de carga, utiliza-se um piezômetro, dispositivo o qual indica a diferença de altura (de coluna de água) entre dois pontos escolhidos, e com isso calcula-se adiferença de pressão.
[pic]

Figura 1: (L)- comprimento analisado no tubo entre os dois medidores piezométricos, (l)- localização do primeiro piezômetro, u(r,x)- velocidade do fluido em função do raio, (2)- localização do segundo piezômetro



A perda de carga, chamada hl, é relacionada pelas equações:
Equação da continuidade:
[pic]
|[pic]| (1) |

Para a vazão volumétrica:

|[pic] |(2) |

|[pic] | (3) |


|[pic]|(4) |

Equação de Bernoulli mais as perdas de um para dois:
|[pic] |(5) |


A perda de carga pode ser calculada através da diferença de pressões, onde asalturas e velocidades do escoamento nos pontos de tomada de medidas são iguais, tem-se z1 = z2 e v1 = v2 então:

[pic]
logo, [pic]
temos [pic]
Pode-se expressar que:

|[pic] |(6) |

A perda de carga é uma função do comprimento do tubo, da rugosidade domaterial que compõe o tubo (ε), da velocidade do escoamento ([pic]), do diâmetro do tubo (D), do tipo do escoamento (laminar ou turbulento), e das propriedades do fluido, logo f = f (D, L, ε, [pic], ρ , μ ).


|[pic] |(7) |

Sendo, L é o comprimento do tubo, D é o...
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