IVEF INSTALAÇÃO DE VISUALIZAÇÃO DE ESCOAMENTOS EXPERIÊNCIA 1 ESTUDO EXPERIMENTAL FLOW OVER A BACKWARD-FACING STEP DE FLUIDOS

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1 IVEF INSTALAÇÃO DE VISUALIZAÇÃO DE ESCOAMENTOS DE FLUIDOS EXPERIÊNCIA 1 ESTUDO EXPERIMENTAL FLOW OVER A BACKWARD-FACING STEP Outubro de 2012

2 Regras de utilização do equipamento 1. Antes de iniciar qualquer trabalho no laboratório, deve ler o manual fornecido para cada equipamento. 2. Não deverá realizar a experiência sozinho. 3. Antes de iniciar o funcionamento da instalação deverá tomar conhecimento do modo de paragem em caso de emergência. 4. Antes de executar as medições experimentais, deve saber exactamente quais os resultados experimentais que lhe interessam obter e seguidamente realizar as experiências. 5. Deverá ser cuidadoso(a) quando utiliza a IVEF Instalação de. 6. Utilize os equipamentos portáteis de medição, única e exclusivamente, para o fim a que se destinam. 7. Não exceda as condições máximas de operação da bomba centrífuga. Deve utilizar frequências na faixa de valores entre 20 e 30 Hz. 8. Se verificar algo de anormal na utilização da bomba centrífuga, não hesite em comunicar ao supervisor do laboratório. 9. Certifique-se que desligou a bomba centrífuga quando concluir o ensaio experimental. 1

3 1. Introdução à IVEF A Instalação de foi construída no âmbito de um projeto de investigação, tendo como principais vetores orientadores, o estudo e a investigação experimental de escoamentos benchmark, já estudados e validados experimentalmente; o estudo dos comportamentos viscoso e elástico de fluidos não newtonianos por comparação com o comportamento de fluidos newtonianos nos mesmos tipos de escoamento; a visualização dos diferentes tipos de comportamentos de fluidos newtonianos e não newtonianos em função do regime do escoamento. 2. Objetivos da Experiência 2.1. Determinação da variação da linha piezométrica do escoamento de água após o degrau, backward-facing step, com o aumento do caudal de água Determinação do coeficiente de pressão no degrau em função do número de Reynolds do escoamento Visualização das várias regiões do escoamento através da introdução de corante no e com auxílio de um dispositivo de captação de imagem Determinação da incerteza experimental associada à medição do caudal de água. 3. Descrição da IVEF A IVEF, Instalação de é constituída por um circuito fechado de condutas de secção circular em aço inox, intercaladas com condutas de secção quadrada, e unidas entre si por ligações flangeadas. A secção de visualização de escoamentos de fluidos tem a secção quadrada, é construída em acrílico e permite a montagem de diversas geometrias com vista ao estudo e à investigação sobre os diversos tipos escoamentos de fluidos newtonianos e não newtonianos. A montante da secção acrílica existe uma bomba centrífuga de velocidade variável, que faz circular o 2

4 caudal de água através uma secção quadrada com maiores dimensões e com um favo instalado no seu interior com vista à de estabilização do escoamento a montante da secção acrílica. Existe um manómetro, constituído por diversos tubos piezómetros, com vista à medição da variação de pressão estática no escoamento. O sistema doseador de corante no escoamento, é constituído por uma bomba solenóide responsável pela injecção de forma controlada do caudal de corante, com vista à visualização das várias regiões do escoamento. Figura 1 Corpo principal da IVEF Figura 2 Manómetro Figura 3 Bomba Doseadora 3

5 Instalação de Figura 4 Secção de visualização de escoamentos Figura 5 Backward-facing step Figura 6 Bomba Centrífuga Figura 7 Variador de velocidade e Quadro eléctrico 4

6 4. Lista de equipamento 1. IVEF, LAVAC 2. Suporte de tubos piezómetros para medição da variação de pressão 3. Sistema doseador de corante 4. Medidor de caudal ultrasónico KROHNE UMF610P 5. Fita métrica 6. Dispositivo captador de imagem 5. Procedimento Experimental Passo 1 Ligar a bomba centrífuga e perceber como se varia a sua velocidade através da regulação visual da frequência de rotação. Passo 2 Registar a temperatura do escoamento de água durante o ensaio experimental através da leitura do controlador instalado no quadro eléctrico (fig.7). Passo 3 Efetuar as medições de pressão estática e o registo do caudal de água, para diversos pontos de funcionamento da bomba na faixa de valores de frequências de rotação compreendidas entre 20 Hz e 30 Hz. Passo 4 Ligar a bomba solenoide e perceber como se doseia o caudal de corante no escoamento. Passo 5 Dosear corante no escoamento para os regimes de escoamento seleccionados no ponto 3 e efetuar a captação de imagens para cada regime de escoamento. 5

7 6. Bibliografia Capítulos 8 e 11 do livro: Mecânica dos Fundamentos e Aplicações, 1a Edição Yunus A. Çengel and John M. Cimbala Copyright 2008, McGraw-Hill, ISBN: Capítulos 6 e 7 do livro: Fluid Mechanics Frank M. White, 7th Edition Copyright 2011, McGraw-Hill, ISBN