FENÔMENOS DE TRANSPORTE EXPERIMENTAL
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- David Lage Peixoto
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1 FENÔMENOS DE TRANSPORTE EXPERIMENTAL Prof. Gerônimo Virgínio Tagliaferro 2017
2 EMENTA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE EXPERIMENTAL Experimento 1: Estudo do tempo de escoamento de líquidos em função da altura, para recipiente cilíndricos. Experimento 2: Determinação da variação da temperatura com o tempo, no centro de diferentes formas sólidas imersas em fluido a temperatura fixa. Experimento 3: Estudo da influência da perda de carga e da rugosidade do tubo no escoamento forçado de líquidos.
3 FENÔMENOS DE TRANSPORTE EXPERIMENTAL AVALIAÇÃO: P1 = Prova Teórica MR = Média dos Relatórios Experimentais (3 experimentos) MÉDIA, MF = (2* P1) 3 MR CRITÉRIO: Aprovação: MF 5,0 Reprovação: MF < 3,0 Recuperação: 3,0 MF < 5,0 Nota Final: NF = (MF + PR)/2 onde: PR = prova de recuperação. Aprovação: NF 5,0 Reprovação: NF < 5,0
4 Grupos e Datas dos Experimentos Grupos 14/03/ /03/ /03/ /04/ /04/ /04/ /05/ /05/ /05/ /05/ /06/2017 Grupo 1 Exp Exp Exp Grupo 2 Exp Exp1 - - Exp Grupo 3 Exp Exp Exp1 - - Grupo 4 - Exp1 - - Exp Exp2 - - Grupo 5 - Exp Exp1 - - Exp3 - - Grupo 6 - Exp Exp Exp1 - Grupo Exp1 - - Exp Exp2 - Grupo Exp Exp Exp3 - Grupo Exp Exp Exp1 Grupo Exp1 - - Exp Exp2 Grupo Exp Exp1 - - Exp3 Prova P1-20/06/2017 Prova Recuperação: 12/07/17
5 Componentes dos Grupos Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Ana Luisa João Pedro Meriane Júlia cardoso Pedro Ramos Mônica Grupo 5 Grupo 9 Júlia Pancotti Gustavo Furlan Natália Lima Lucas Fonseca Daniel Santos Fernanda Vieria Bruno Goloni Caio Daniel França Allan Nakaya Pedro Cruz Gabriel Gomes Grupo 6 Grupo 10 Joice Renê Matheus Campos João Vítor Bruno Maciel Luiz Felipe Gabriel Castilho João pedro Rafael Matias Guilherme Cruz Felipe Gusmão Matheus Lucas Grupo 7 Grupo 11 Guilherme Azevedo Bruna Martins Oscar Pedreiro Gabriel Bastos Abner Karen Carina Victor Amaral Carolina Gimenes Guilherme Ferraz Eduarda Tampellini Grupo 8 Ananda Pazin Carla Coura Grupo 12 Giulha Maria Gabriela Yoshida
6 ESQUEMA DO RELATÓRIO CIENTÍFICO Entrega do relatório: 14 dias após a realização do experimento Capa: Título do Experimento e identificação do grupo e dos integrantes (nome e número de matrícula) Sumário (resumo) Introdução Material e Métodos Resultados e Discussão Conclusão Referências Bibliográficas
7 EXPERIMENTO 1 ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS
8 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS INTRODUÇÃO A experiência consiste em analisar através de dutos a vazão de água de um recipiente cilíndrico e também as aplicações das equações de conservação de energia e conservação da massa para escoamento em recipiente de formato cilíndrico com duto de saída também cilíndrico. Tem por objetivo também mostrar a importância da formulação teórica para a comparação com as medidas experimentais.
9 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS ARRANJO FÍSICO
10 ARRANJO FÍSICO
11 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS EQUAÇÃO QUE REGE O FENÔMENO Equação desenvolvida pelo prof. René Khattar:
12 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS OUTRAS RELAÇÕES RELEVANTES
13 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
14 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
15 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
16 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS OBSERVAÇÃO: os dados contidos nas tabelas mostradas a seguir deverão ser entregues ao professor ao término do experimento. O grupo deverá providenciar uma cópia para que possam elaborar o relatório.
17 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS OBSERVAÇÃO: os dados contidos nas tabelas mostradas a seguir deverão ser entregues ao professor ao término do experimento. O grupo deverá providenciar uma cópia para que possam elaborar o relatório.
18 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS OBSERVAÇÃO: os dados contidos nas tabelas mostradas a seguir deverão ser entregues ao professor ao término do experimento. O grupo deverá providenciar uma cópia para que possam elaborar o relatório.
19 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS RESULTADOS Calcular: V 1, V 2, Re, f, h l, h d, t teórico e o desvio de cada tempo encontrado; Plotar os gráficos t exp versus altura e t teórico versus altura; Completar a tabela a seguir com os devidos valores calculados para cada duto (A, B, C, D, E, F).
20 EXPERIMENTO 1: ESTUDO DO TEMPO DE ESCOAMENTO DE LÍQUIDOS EM FUNÇÃO DA ALTURA, PARA RECIPIENTE CILÍNDRICOS h (m) t (s) V 1 (m/s) V 2 (m/s) Re f h l (m) h d (m) t teór (s) e (%)
21 EXPERIMENTO 2 DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE
22 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE INTRODUÇÃO Esta experiência visa principalmente a determinação da temperatura no centro geométrico de diferentes formas sólidas (placa, cilindro e esfera). Será feita também a comparação com a análise transiente de parâmetros concentrados, objetivando verificar a validade da hipótese de parâmetros concentrados.
23 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE ARRANJO FÍSICO
24 ARRANJO FÍSICO
25 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE EQUAÇÕES QUE REGEM O FENÔMENO
26 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE
27 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
28 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
29 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE OBSERVAÇÃO: os dados contidos nas tabelas mostradas a seguir deverão ser entregues ao professor ao término do experimento. O grupo deverá providenciar uma cópia para que possam elaborar o relatório. NO TOTAL SERÃO 6 TABELAS
30 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE Geometrias: Placa Cilindro Esfera Materiais: Cobre e Alumínio
31 EXPERIMENTO 2: DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DA TEMPERATURA COM O TEMPO NO CENTRO DE DIFERENTES FORMAS SÓLIDAS IMERSAS EM FLUIDO A TEMPERATURA CONSTANTE RESULTADOS Plotar os gráficos: Temperatura x tempo (experimental) Temperatura x tempo (teórico) Comparar e discutir os resultados encontrados.
32 EXPERIMENTO 3 ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS
33 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS INTRODUÇÃO Esta experiência visa principalmente a aplicação da equação de conservação de energia e conservação da massa para escoamento forçado em recipiente de formato cilíndrico e a utilização de manômetro diferencial na tomada de medições.
34 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS ARRANJO FÍSICO
35 ARRANJO FÍSICO UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
36 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS EQUAÇÕES QUE REGEM O FENÔMENO
37 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO
38 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO
39 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS OBSERVAÇÃO: os dados contidos nas tabelas mostradas a seguir deverão ser entregues ao professor ao término do experimento. O grupo deverá providenciar uma cópia para que possam elaborar o relatório.
40 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS OBSERVAÇÃO: os dados contidos nas tabelas mostradas a seguir deverão ser entregues ao professor ao término do experimento. O grupo deverá providenciar uma cópia para que possam elaborar o relatório.
41 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Anotar a temperatura da água em cada coleta e ao final do experimento adotar o valor médio da temperatura da água; Temperatura média para referência na determinação: H2O, H2O, Hg
42 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Cálculo da vazão mássica: m m c m t balde Onde: m c = m água + m balde (massa do conjunto)
43 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Cálculo da velocidade: Onde: A = área do tubo V m A
44 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Cálculo de p: h p Hg H 2 O Adotar g = 9,81 m/s 2
45 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Cálculo de hd: h d p H 2O
46 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Cálculo de Re: Re Vd
47 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Cálculo do fator de atrito (f): d f hd L 2g V 2 Onde: d = diâmetro do tubo L = comprimento do tubo
48 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO Cálculo da rugosidade relativa ( /d) Equação de Colebrook: 1 / d 0,86 ln f 3,7 2,51 Re f Onde d = diâmetro do tubo
49 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS PROCEDIMENTO A partir da rugosidade relativa ( /d), determinar a rugosidade do tubo ( )
50 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS RESULTADOS Completar a tabela h (mmhg) p (Pa) h d (m) m (kg/s) V (m/s) f Re /d (m)
51 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS RESULTADOS Plotar o gráfico perda de carga x vazão Plotar em escala di-log f x Re f x /d
52 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS RESULTADOS Calcular a rugosidade do tubo Calcular o número de Reynolds
53 EXPERIMENTO 3: ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA PERDA DE CARGA E DA RUGOSIDADE DO TUBO NO ESCOAMENTO FORÇADO DE LÍQUIDOS RESULTADOS Comparação entre o valor calculado e o valor tabelado para pesquisar o valor de tabelado para o tubo de latão Erro (%) = tab exp exp 100
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