TUBO DE PITOT. O tubo de Pitot é empregado para medição de velocidades principalmente em escoamento de gases como, por exemplo, na aviação.

Transcrição

1 TUBO DE ITOT INTODUÇÃO Em muitos estudos experimentais de escoamentos é necessário determinar o módulo e a direção da elocidade do fluido em alguns pontos da região estudada. pesar de ser impossíel a obtenção da elocidade num ponto, pode-se determinar a elocidade média numa pequena área ou olume atraés de instrumentos adequados. ode-se obter a elocidade medindo-se: - o tempo que uma partícula identificáel lea para percorrer uma distância conhecida; - a ariação da resistência elétrica pelo resfriamento de um condutor elétrico introduzido no escoamento (anemômetro de fio quente); - a rotação de um hélice introduzido no escoamento (molinete e anemômetro); - a diferença entre a pressão total e a estática, método introduzido por Henri itot em 7, que é um dos mais utilizados. O tubo de itot é empregado para medição de elocidades principalmente em escoamento de gases como, por exemplo, na aiação. FUNDMENTO TEÓIO.) rincípio de Funcionamento Fig. Tubo de itot em canal aberto No ponto, da Figura, a energia total referida a unidade de peso é igual a:

2 z, onde é a pressão estática em ; é a elocidade do fluido em, seu peso g específico e g a aceleração graitacional. No ponto, na entrada do tubo de itot, a partícula que estaa no ponto é desacelerada até a elocidade nula; então a energia total referida à unidade de peso é igual a: z Deido à proximidade entre os pontos e, pode-se considerar que não houe dissipação de energia, isto é, a energia total referida à unidade de peso é igual nos pontos e. g z z g ou g ( ) pressão estática (efetia) é dada pela altura de coluna de fluido acima da linha com cota z, ou seja, h. pressão total efetia (de estagnação) é dada pela altura h como h h h h h g Tem se h g ortanto atraés da leitura da altura de coluna de fluido no tubo de itot acima da superfície lire podese obter a elocidade do escoamento na cota z.

3 .) Determinação do perfil de elocidade em uma tubulação Fig. : Tubo de itot em uma tubulação equação de Bernoulli aplicada entre os pontos e : g g ( ) endo a equação do manômetro diferencial (Tubo de itot): ( ) gh em que : ) e ( então de () h ou h' h h h' Então, atraés do deslocamento radial do tubo de itot no interior da tubulação, pode-se leantar o diagrama de elocidades (r) na seção estudada (Figura a).

4 .) Determinação da azão Tem-se que a azão em olume ( Q ) de um fluido escoando atraés de uma secção é dada por: Q d onhecida a distribuição de elocidade na seção (item.), como d d tem se Q o Q d ( r ) ( r ) ou, considerando a área da Figura b chega - se a : Fig. a) cura f (r) ; b) cura f (r ).4) Determinação da elocidade média () na secção. or definição: Q Ou conforme a figura b

5 .5) Determinação do fluxo de energia cinética na secção ( ) omo 4a. Figura na mostrada área a é onde ) ( ds ds ou r d o.6) Determinação do coeficiente da energia cinética ( α ) ara conhecermos o alor real do fluxo da energia cinética numa secção de escoamento a partir da elocidade média na secção ( ), torna-se necessário a introdução de um coeficiente de correção α, denominado coeficiente da energia cinética, de tal forma que: α α α.7) Determinação do fluxo de quantidade de moimento na secção ( x ) endo o X ou ) d(r ds x ds. x Onde é a área mostrada na figura 4b. Fig.4 a) cura f (r ) ; b) cura f (r )

6 .8) Determinação do coeficiente da quantidade de moimento ( β ). ara calcular o alor real do fluxo da quantidade de moimento na secção a partir da elocidade média, dee-se introduzir um coeficiente de correção β, ou seja: X β Onde β coeficiente da quantidade de moimento x β β ) OEDIMENTO EXEIMENTL O equipamento é constituído por: a) dez tubos de itot, distribuídos radialmente numa secção transersal da tubulação superior da bancada ( er Fig. 5 ); b) uma tomada de pressão estática na mesma secção da tubulação; Fig. 5: Esquema do posicionamento dos itots na tubulação. c) onze manômetros inclinados conectados na parte inferior aos tubos de itot e à tomada de pressão estática, e na parte superior à uma linha de ar comprimido a fim de deslocar os meniscos para uma altura coneniente de coluna d água (er Fig. 6).

7 Fig. 6: Esquema dos manômetros d) uma balança e) uma álula de três ias f) um registro regulador de azão. experiência consiste em: a) registrar as indicações dos manômetros para um dado alor de azão. b) Medir a mesma azão pelo método de pesagem ( balança ). 4) QUETÕE OOT a) leantar o perfil de elocidade na secção transersal de leitura; b) leantar a cura (r ) para calcular a azão ( item. ) e confrontar este alor com o resultado obtido atraés do método das pesagens; c) calcular a elocidade média na secção atraés do perfil de elocidade ( item.4 ) e confrontar com a elocidade média obtida com o método das pesagens; d) leantar a cura (r ) para calcular o fluxo de energia cinética na secção ( item.5 ) e o coeficiente de energia cinética ( item.6 ); e) leantar a cura ( r ) para calcular o fluxo da quantidade de moimento na secção ( item.7 ) e o coeficiente da quantidade de moimento ( item.8 ); f) demonstrar que os coeficientes α e β podem ser obtidos atraés das seguintes relações. α β ds ds

8 onde área da secção transersal elocidade média na secção elocidade em cada ponto da secção g) considerando se o moimento turbulento em tubos, o perfil de elocidade segue a relação max n r Onde n 7 para número de eynolds inferior a 0 5 n > 7 para número de eynolds superiores a 0 5 À partir das elocidades obtidas no ensaio, determinar o alor de n representatio para o perfil. ugere se utilizar gráfico bilogarítmo: log (/,Max) x /n log ((-r)/). 5 ) BIBLIOGFI itar a bibliografia utilizada.