Experiência. Medidores de vazão

Transcrição

1 Experiência Medidores de azão

2 Medidor de azão é todo dispositio que permite, de forma indireta, determinar o olume de fluido que passa atraés de uma dada seção de escoamento por unidade de tempo.

3 Nesta experiência limita-se estudar dois tipos de medidores de azão.

4 enturi e placa de orifício. A A 0 A Q 0 3

5 O que será que há de comum entre os medidores anteriores?

6 Em ambos os medidores tem-se uma redução de área. No enturi a área mínima corresponde a área da garganta e na placa de orifício corresponde a área contraída (A ).

7 OK! Mas o que será que esta contração de área ai originar?

8 Vai originar um aumento da carga cinética e em conseqüência uma diminuição da carga de pressão!

9 Para comproar a afirmação anterior eoca-se a equação de Bernoulli, a equação da continuidade e a equação manométrica.

10 Equacionamento dos medidores onsidera-se fluido ideal e aplica-se a equação de Bernoulli de a : H H Z + p γ + g Z + p γ + g

11 omo os medidores foram instalados em um plano horizontal tem-se que a carga potencial (Z) é constante, portanto: γ γ p p g g p p

12 Pelo fato de > pode-se concluir que p >p o que comproa que existe um aumento de carga cinética e em conseqüência uma redução da carga de pressão

13 Isto também pode ser comproado na própria bancada. No caso do enturi: Obserações importantes:

14 ª) Imagens e informação extraídas dos sítios: Gioanni Battista Venturi, (746 8)

15 ª) A Fig., apresenta a forma geométrica e dimensões características principais de um tubo de enturi clássico, segundo a NBR ISO 567- (ABNT, 994). A perda neste aparelho é de 5 a 5% da pressão imediatamente a sua montante.

16 3ª) INSTALAÇÃO Tubos enturi são instalados como qualquer outra peça de tubulação, podendo ser flangeados ou, na instalação em tubulações existente, entre juntas de montagem (mecânicas ou mesmo luas de correr). O tubo enturi é menos sensíel ao perfil de elocidades da seção. Mesmo assim, dee ser instalado com os seguintes afastamentos de peças que podem causar turbulência no fluxo: PREISÃO DO TUBO VENTURI A precisão de tubos enturi está diretamente relacionada ao seu projeto e cuidados construtios, ariando de alores de % até 4%.

17 Válula utilizada para controlar a azão Obserações importantes:

18 ª) Placa de orifício Placa de orifício utilizada em bancada do entro Uniersitário da FEI

19 ª) INSTALAÇÃO As placas são bastante influenciados pelo perfil de elocidades e por esta razão cuidados deem ser tomados para que sua instalação seja afastada de peças que causem turbulências no fluxo. Em geral, as distâncias que deem ser obseradas a montante e jusante do medidor são as seguintes: PREISÃO A precisão das placas de orifício aria conforme os critérios de projeto utilizados,podendo ariar de 0,5% até 4%, ao longo de sua faixa de medição que é definida quando do seu projeto.

20 Nesta experiência dee-se controlar a azão com a álula globo a jusante (perto do reseratório superior) do medidor Será que todos os cuidados mencionados foram seguidos na execução da experiência?

21 ontinuando o equacionamento... Pela equação da continuidade aplicada a um escoamento incompressíel e em regime permanente tem-se: A A

22 Importante: No caso do enturi A A garganta A d que é a área do diâmetro menor e que é facilmente determinada. Porém no caso da placa de orifício esta área é muito difícil de se determinar e por este motio se recorre ao coeficiente de contração ( )

23 A contraída A orifício A A o A A o

24 No caso do enturi, ele é projetado para,0, portanto: A A garganta

25 Portanto, para a placa de orifício: γ 4 p p g D D Substituindo na equação anterior : D D A A A A o o o o

26 Atraés de uma manômetro diferencial em forma de U instalado entre as seções e, tem-se: 4 γ γ γ γ γ D D gh ) ( h p p o m m

27 A elocidade calculada anteriormente é teórica, isto porque se considerou um fluido ideal, ou seja, um fluido que escoa sem ter perda de carga.

28 Pode-se determinar a azão teórica e com a definição de coeficiente de elocidade a azão real: 4 γ γ γ D D gh A Q oeficiente de elocidade A A Q o m o real teórico real o teórica

29 Pelo conceito de coeficiente de azão ou descarga, para a placa de orifício tem-se: 4 γ γ γ D D gh A Q o m o d real d

30 Ou ainda: K d D D o 4 Q real k A 0 gh γ m γ γ

31 K coeficiente funcional do dispositio

32 Para o enturi: 4 γ γ γ D D gh A Q G m G d real d

33 Em todos os cálculos anteriores trabalhou-se com o coeficiente de energia cinética (α) igual a,0. Se o mesmo for considerado igual a,058, que é o alor para o escoamento turbulento, tem-se diferenças na determinação do coeficiente de azão?

34 Para se responder a pergunta anterior, dee-se retomar o equacionamento para o medidores em questão.

35 Para a placa de orifício tem-se: γ γ γ α α m real o d gh A k Q D D K 0 4

36 Já para o enturi fica: 4 α α γ γ γ D D gh A Q G G m G d real d

37 Introdução alor,0 esquema explicando como é feita a experiência alor,0 alor,0 resoler exercício dados - alor,0 tabelas Atraés da experiência deseja-se resultados - alor,0 7/04/005-6 calibração - h f(qr) alor -,5 comparar d usando coeficiente de energia cinética e não usando obter as curas alor -,0 característica - k f(reaproximação) ou d f(reaproximação)

38 Exercício para bancadas impares Para o enturi da figura são dadas as curas de calibração e características, as quais serão representadas no próximo slide. Um engenheiro deseja medir a azão de uma instalação, mas não tem mercúrio (γ Hg 3600kgf/m³). Utiliza, então, no manômetro diferencial, um fluido imiscíel com a água, que tem γ m 600kgf/m³, obtendo a configuração da figura. Pede-se determinar a azão real e teórica do escoamento. γ HO kgf - 6 m 3 0 e ν 0 m 3 s () () D 0 mm γm 787,5 mm Re spostas : l l Q real 0, 64 e Q teórica 0, 69 s s

39 ura de calibração y 0,005x + 0,049x R,8,6,4, Qr (l/s) 0,8 0,6 0,4 0, h (cmhg)

40 ura característica y 0,078Ln(x) + 0,7373 R 0,96 0,94 0,9 d 0,9 0,88 0,86 0, Re

41 Exercício para as bancadas pares As placas de orifício semelhantes a da figura apresentam as curas uniersais representadas no slide seguinte. Atraés do desenolimento teórico, onde considerou-se o fluido ideal, obtee-se a equação: Q 0,048*h 0,5 (com h em metro e Q em m³/s). Pede-se determinar a azão da instalação e o peso específico do fluido manométrico (γ m ) para a situação considerada. γ e ν Dados D 50 mm;do 3, 63 m h 40 cm; g 9,8 ; s N γ 9800 m 3 e ν mm; m 0 6 s

42 Re spostas : Q 5, 0 3 γm 35959, 8 m 3 s N m 3 Figura extraída do sítio:

43 Fontes para consultas: a%0-%0laborat%3%b3rio%0de%0hidr%3%aulica%0i.pdf