Tabela resultados hidraulica

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[pic]


Faculdade de Engenharia Mecânica
Departamento de Energia

EM - 847 - LABORATÓRIO DE CALOR E FLUÍDOS



AFERIÇÃO DE MEDIDORES DE VAZÃO POR


OBSTRUÇÃO DE ÁREA



A experiência trata da aferição de medidores de vazão por obstrução de área. Estes medidores são aplicados para medir escoamentos de fluidos em tubulações. Entre os medidores de vazão por obstrução de área estãoos medidores Venturi, a placa de orifício e o bocal. Uma abordagem mais detalhada dos fenômenos do escoamento que ocorrem nestes medidores pode ser encontrada nas referências [1] e [2].
Em tais dispositivos a vazão é obtida medindo-se a diferença de pressão do escoamento do fluido entre seções convenientes do escoamento. Isto é, a diferença de pressão duas seções do escoamento no medidor éproporcional à vazão que escoa por ele. A diferença de pressão é produzida por efeitos inerciais - a aceleração do escoamento devido à obstrução do escoamento (por exemplo, a redução de área da garganta do venturi) - e viscosos, isto é, a perda de carga.


Figura 1. Representação esquemática de um venturi com identificaçao da obstrução e dos planos de medida da diferença de pressão

1.-Equação Geral dos Medidores de Vazão por Obstrução de Área
Assumindo que o escoamento no medidor por obstrução de área é unidimensional e não-viscoso, podemos aplicar a equação de Bernoulli entre as seções 1 e 2. Nestas seções localizam-se as tomadas de pressão estática do escoamento. Combinando a Equação de Bernoulli com a Equação de Conservação da Massa, obtemos a equação destes medidores para oescoamento idealizado incompressível:

P1/ρg + V12/2 = p2/ρg + V22/2 (1)

V1A1 = V2A2 (2)

[pic] (3)
onde:
[pic]teorica ( vazão mássica teórica, [kg/s];
Aobstrução ( área da seção transversal da obstrução, [m2];
β = (d/D) ( razão dos diâmetros das seções 1 e 2 [m/m]
← ( densidade do fluído [kg/m3]
g ( aceleração da gravidade [m/s2]Δp = (p1 – p2) ( diferença de pressão entre as seções 1 e 2, (há seções de medida
recomendadas para cada tipo de medidor).

A Equação (3) fornece um valor de vazão proporcional à diferença de pressão, a qual resulta da aceleração do escoamento entre as seções de medida. Note, entretanto, que o valor real da diferença de pressão, isto é, o valor medido,contempla também efeitos viscosos e efeitos inerciais adicionais. Assim, o valor de Δp medido é superior àquele resultante da aceleração do escoamento devido à redução de área entre 1 e 2 (da Equação de Bernoulli). A diferença é proveniente de fenômenos tais como a perda de carga (efeito viscoso), a formação da vena contracta (efeitos inerciais) e mesmo o posicionamento das tomadas de pressãoestática. A título de ilustração, as Figuras 2 e 3 mostram visualizações do escoamento em um bocal e em uma placa de orifício. No bocal, ressalta-se a diferença entre escoamentos lento e rápido. Note a formação marcante de vórtices estacionários no bocal da Fig. (2b), quando a velocidade do escoamento é elevada. O mesmo pode ser observado no escoamento através do orifício da placa, na Fig. (3). Nestecaso específico, note a formação da vena contracta no escoamento após o orifício.

Se a vazão na Eq. (3) é calculada com o valor medido da diferença de pressão, diz-se que esta é a vazão teórica. Para incorporar na equação geral os fatores que aumentam a diferença de pressão, isto é, que a tornam maior que aquela resultante da aceleração entre 1 e 2, usa-se o coeficiente de descarga Cd. Assim,a vazão real que escoa através do medidor de obstrução de área é o produto do coeficiente de descarga com a vazão teórica:
[pic] (4)

Ou seja, o coeficiente de descarga [pic] é um adimensional, a razão entre a vazão real que escoa através do medidor e a vazão teórica calculada com a Eq. (3), quando a diferença de pressão entre 1 e 2 é o valor medido. Consequentemente, a...
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