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Curso Básico de Mecânica dos Fluidos

Objetivos da sétima aula da unidade 5: Simular a experiência do medidor de vazão tipo – tubo de Venturi Propor a experiência do medidor tipo - tubo de Venturi 5.13.2 Tubo Venturi
Objetivamos simular a experiência com o tubo Venturi utilizado na bancada representada pela figura 3.17 (unidade 3: quarta aula – quarta parte - pp196) na busca de suacurva característica e da sua curva de calibração. Objetivos: - Obter a curva característica Cd = f (Re1), onde: Cd → coeficiente de descarga do Venturi Re1 → número de Reynolds de aproximação - Obter a curva de calibração QR = f (h), onde: QR → vazão real do escoamento h → desnível do fluido manométrico do manômetro diferencial acoplado no Venturi Posição na bancada: (10) segundo esquema geral dapágina 196 Esquema real representado pelas figuras 5.40.a e 5.40.b

Figura 5.40.a

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Figura 5.40.b

→ Determinação da Vazão Teórica (Qt) através do Tubo de Venturi
Sabendo-se que existem as perdas de carga, porém não as considerando, ao aplicarmos a equação de Bernoulli, manométrica e continuidade entre (1) e (2), obtemos a vazão teórica através dotubo Venturi.  γH g  2g .  − 1  γH 2 O  D2   1−   D1 
4

πD 2 2 . Qt = 4

.

hv

equação 5.46

Para cada posição de válvula globo (8 – pp. 196), temos um desnível do fluido manométrico h e em conseqüência uma vazão teórica.

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→ Determinação da Vazão Real
A vazão real para cada posicão da válvula globo (8 – pp. 196) pode ser,ou seja: QR = ∆h . S ∆h . 0,5625 = t t

→ Determinação do Coeficiente de Vazão ou Descarga → Cd
Cd = QR Qt

Notas → 1ª) → Na obtenção da curva característica do Venturi, existe a possibilidade de obter Cd > 1,0, e este resultado anormal pode ser devido, ou a instalação incorreta do manômetro diferencial ou pelo fato do escoamento real exigir a utilização, tanto das perdas, como do coeficientede energia cinética, resultando:
2 p1 α1 V1 p α V2 + = 2 + 2 2 + Hp 2g 2g γ γ

ou seja:

2 2 V2 − V1 p − p2  V2 V2  = 1 −  H p + (α 2 − 1) 2 − (α1 − 1) 1  2g 2g 2g  γ   

como α1 é geralmente maior que α2 , pois a redução da seção age no sentido de uniformizar a distribuição de velocidade na seção (2), para medidores Venturi com paredes internas extraordinariamente lisas (Hp ≈ 0) ecom relação D2 / D1 próximas a unidades, podemos ter Cd ligeiramente maiores que a unidade.

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2ª) → Na prática uma das possibilidades de terminarmos a vazão real é através de Cd = f (Re1) ( figura 5.41 ). Cd

D2 / D1

Re1 Figura 5.41 Adota-se um Reynolds de aproximação no patamar e através do mesmo lê-se Cd . Com o desnível do fluidomanométrico (h), calcula-se a vazão teórica (Qt). Com Cd e Qt , determina-se a vazão QR. Com a QR, calcula-se a velocidade na seção 1 e em conseqüência Re1. Se o Re1 calculado der no patamar o cálculo feito foi correto, caso contrário repete-se o procedimento iniciando-se com Re1 calculado até convergir para um pto. Podemos observar através desta segunda nota, que este procedimento deve ser seguido por umespecialista no assunto. Para facilitar a utilização do Venturi, é comum definir-se a constante Kv de um Venturi.  γH g  2g .  − 1 2  γH 2 O  πD 2 K v = Cd . equação 5.47 . 4 4 D2   1−   D1  Do conceito de coeficiente de vazão e das equações 5.46 e 5.47, temos:

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QR = Kv .

hv

equação 5.48

3ª) → Deve-se notar que apesar do Kv serdimensional o seu comportamento é análogo ao do Cd , já que para um dado aparelho em um dado local, tem-se:

 γH g  − 1 2g .   γH O  πD 2  2  ≡ Cons tan te ⋅ do ⋅ aparelho 2. 4 4 D2  1−  D    1
4ª) → Outra maneira simples de utilizarmos o Venturi é através da curva de calibração (figura 5.42). QR

hv Figura 5.42

→ Determinação da Constante Kv de um Venturi
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