Perda de carga

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ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA EEL - USP

RELATÓRIO DE FENÔMENOS DO TRANSPORTE EXPERIMENTAL “ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS”


RESUMO Quando um fluido escoa de um ponto para outro no interior de um tubo, haverá sempre uma perda de energia, denominada queda de pressão (gases) ou perda de carga (líquidos). Esta perda de energiaocorre devido ao atrito do fluido com a superfície interna da parede do tubo. Portanto, quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia. Este experimento objetiva verificar a influência da perda de carga e da rugosidade do tubo no escoamento forçado de líquidos. Visa ainda a aplicação da equação da conservação da energia econservação da massa, para escoamento forçado em recipiente de formato cilíndrico e a utilização de manômetro diferencial na tomada de medições.

INTRODUÇÃO ● Experiência de Reynolds: Inicialmente, usando pequenas velocidades de escoamento de liquido, o físico e engenheiro hidráulico, Osborne Reynolds, observou que o mesmo escoava ordenadamente, como se lamínulas de líquido deslizassem uma em relação àsoutras, e a este estado de movimento ele denominou laminar. No escoamento laminar ou no regime laminar, o fluido se move em camadas com velocidade constante. As partículas movem-se de forma ordenada, mantendo sempre a mesma posição relativa. Com o aumento gradativo da vazão, ele observou que o líquido passou a escoar de forma desordenada, com as trajetórias das partículas se cruzando, sem umadireção definida. A este estado de movimento, ele chamou de turbulento ou desordenado. Reynolds observou que para o regime laminar a velocidade de escoamento num ponto interior ao fluxo não varia com o tempo, enquanto no regime turbulento a velocidade instantânea oscila bastante em torno da velocidade média. A experiência de Reynolds foi realizada utilizando várias combinações de diâmetros e fluidos, econcluiu-se que não só a velocidade é determinante na caracterização do regime de escoamento, mas também o diâmetro da canalização e o fluido escoante. Assim, chegou-se a uma expressão que caracteriza o regime de escoamento:

Re =

sendo:

Re =

     

Re = é conhecido como número de Reynolds, adimensional; V = a velocidade média de escoamento, m/s; D = o diâmetro da canalização, m;Ѵ= a viscosidade cinemática do fluido, m /s ρ = massa específica do fluido, kg/m µ = viscosidade absoluta N.s/m
2 3 2

Para definir o regime, basta calcular o número de Reynolds e caracterizá-lo pelos limites. Se Re ≤ 2000 regime laminar Se 2000 < Re < 4000 zona de transição Se 4000 ≤ Re ≤ 10 regime turbulento Esta equação é utilizada em regime de escoamento permanente e incompressível, em queas propriedades em cada ponto de um campo de escoamento não mudam com o tempo e as variações de massa específica são desprezíveis. ● Escoamento forçado de líquidos: Conduto de escoamento forçado é aquele no qual o fluido escoa à plena seção e sob pressão. Muitas vezes os condutos de seção circular são chamados de tubos ou tubulações. Um conduto é dito uniforme quando a área da sua seçãotransversal não varia com o seu comprimento. Nesse tipo de conduto, o fluido preenche todo seu interior e as seções transversais são sempre fechadas. O movimento pode ocorrer em qualquer sentido do conduto. Em condições reais, o escoamento foge do escoamento ideal, pois a viscosidade do fluido escoante ocasiona tensões de cisalhamento que interferem no processo. Consequentemente, há perda de energia nofluxo, que nada mais é do que a transformação de energia mecânica em calor e trabalho É possível obter a energia total de cada seção aplicando a equação de Bernoulli em seções distintas da canalização ou, se o líquido é ideal, a energia total permanece constante em todas as seções. Porém, se o líquido é real, para ele se deslocar de uma seção 1 para outra seção 2, o mesmo irá consumir energia...
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