Segunda aula de laboratório de ME /02/2015
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1 Segunda aula de laboratório de ME /0/015 8
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5 Dados coletados para a bancada 1 do laboratório: seção DN (pol) Dint () A (c²) entrada 1,5 40,8 13,1 saída 1 6,6 5,57 tep e g(/s²) h (ºF) e (c) h z-s S (c) (c) 74 9,8 11,5 9, 1 água Hg Tanque (kg/³) L t (ºC) (kg/³) 1 (c) L (c) 3 997, ,8 73,4 1
6 ensaio Pentrada Psaída (Hg) (kpa) h () t(s) n (rp) , , , , , , Cálculos: ensaio Q(³/s) Q(³/h) p e (Pa) p s (Pa) ve (/s) vs(/s) HB() , , ,6 0, , , , 0,300 0,705 30,0 3 0, ,5-1870, , 0,750 1,8 9,0 4 0, , -1403, 53899, 1,1,6 8,0 5 0,0017 6, ,0 4899, 1,3 3,1 7, 6 0,000 7, , 9899, 1,5 3,6 6, 7 0,007 8, , , 1,7 4,1 5,4 8 0,0065 9,5-4865, ,,0 4,8,5 Q 3500 (³/h) HB 3500 () 0 30,3 1,4 30,1 3,6 9,7 5,3 8,9 6,3 8,1 7,4 7, 8,3 6,5 9,7 3,4 Co esta últia tabela e o Excel, podeos traçar a curva da carga anoétrica e função da vazão co a boba operando a 3500 rp. 13
7 HB() HB = f(q) exp para 3500 rp HB = -0,09Q + 0,193Q + 30,3 R² = 0, Q(³/h) HB3500 () Polinôio (HB3500 ()) 14
8 Iportante observar que a curva da potência foi elaborada considerando a água co assa específica igual a 1000 kg/³. Na página a seguir ostro os três gráficos anteriores juntos, coo os esos são apresentados pelo fabricante da boba. 15
9 16
10 Bancada Deterinar o coeficiente de perda de carga singular (K S ) da redução de 1,5 para 1. 17
11 18
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13 0 Vaos aplicar os dados coletados pela equipe: tan que 0 1 0,738 A 100 h C 3 t 65 h Cálculos: ser novaente coletados portantodeve errados, coprova que existe dados 0,131 h 19,6 4,76,0 9,8 997,5 997, ,8 0,065 g v v p p h h g v 1 p z g v 1 p z h H H s 4, ,57 10,65 v s, ,1 10,65 v s 10,65 1,15 0,738 0,1 t A h Q red red red red S S S S t
14 Bancada 3 Calcular a carga anoétrica da boba e a perda de carga total antes da boba para os seguintes dados coletados: pe 0Hg he 11,5c DN 1,5" aço 40 Dint 40,8; A ps 190kPa hs 9c DN 1" aço 40 Dint 6,6; A 5,57c² ze s 1,5c e relação ao nível de captação ze 119c 0 teperatura 3 C A tan que 5610c²; h 100 t 1,4s 13,1c² Q 4 0, ,4 3, s 1
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19 v s Q A S,6 10 5, ,7 s v e Q A e, , ,0 s H B H 0,15 B 4,7 19,6 3, ,09 997,5 9,8 0, ,8 0, ,5 9,8 997,5 9,8 Vaos refletir sobre potências e rendientos: Se a potência ecânica (NB) for conhecida e a potência hidráulica (N) tabé, podeos deterinar a potência dissipada (perdida) na boba, pois: N dissipada N B N Q Hpboba 6
20 Passaos a calcular a perda de carga total antes da boba: HpaB 0, ,8 0, ,5 9,8 1 0,15 997,5 9,8 19,6,47 7
21 Todos os pontos da curva tê que ter a esa rotação Obtenção da curva HB = f(q) Deterinação da vazão de fora direta - Q = V/t Conceito de boba Dispositivo que transfora energia ecânica e energia hidráulica Ou dispositivo que fornece carga ao fluido Conceito de rendiento Potência hidráulica/potência ecânica Bancada 4 Coeficiente anoétrico Coeficiente da vazão Adiensionais típicos da boba 11/03/015 - v3 Equação da energia Aplicada entre a seção de entrada e a seção de saída da boba não considera a perda já que a esa já é considerada no rendiento Carga da entrada + carga anoétrica igual a carga da saída Carga na seção é a soa Carga potencial = z Carga de pressão = p/gaa Carga cinética = (alfa*v²)/g Bancada 4 ficou igual a bancada 1 8
22 Coentário: nesse caso é possível soente deterinar a perda de carga distribuída de odo teórico e optaos e fazê-lo pela fórula universal: h f f L D H v g f L D H Q g A Para aplicação da fórula anterior é necessário a deterinação de alguas de suas grandezas, tais coo: vazão; copriento do tubo considerado; coeficiente de perda de carga distribuída; diâetro hidráulico; área da seção livre. A vazão será obtida de fora direta: Q h A t tanque 0,1 0,739 0,745 0,84, s 3 Coo a tubulação é de aço 40 co diâetro noinal de 1 pela ANSI B3610 teos: D int = 6,6 ; A = 5,57 c² e K aço = 4,6 e F e isto resulta Para a água a 74 0 F, teos: t t C kg 6 e: 997,5 ; 0, s C Deterinação do coeficiente de perda de carga distribuída, no caso optaos e recorrer a página: 9
23 Q(³/h) v(/s) Re f Haaland f Swaee e Jain f Churchill f planilha f experiental 9,5 4, ,038 0,041 0,041 0,039 Portanto: h f 1,995,6410 0,041 DH 9,8 5, ,1 Obtenha a perda de carga e o coeficiente de perda de carga experientais para a vazão acia e copare e reflita sobre a coparação. Estie tabé para esta situação a rugosidade equivalente (K) e copare co o valor tabelado. 30
24 Bancada 6: Co os dados de HB, deterinar para a esa vazão a H est. Coentário A curva característica da boba (CCB) te o seu ponto definido para a vazão nula denoinado de shut off, que indica o aior valor da carga anoétrica oferecido pela boba e o responsável pelo fluido sair da inércia. Shut off A curva característica da instalação (CCI) te u ponto para a vazão nula denoinado de carga estática e que representa o quanto de carga o fluido necessita receber para deixar a inércia. H estática H est final inicial z z final inicial p p 31
25 No caso do laboratório podeos ter os níveis variando o que resultaria o representado a seguir: Na bancada 6 deterine tanto o ponto de shut off coo as cargas estáticas possíveis! 3
26 Bancada 7 Qual a diferença entre a leitura efetuada através do aparelho edidor de vazão eletroagnético (figura A) e a vazão obtida de fora direta (figura B)? Explique e qual delas teos erros. Figura A Figura B 33
27 Q edidor _ eletroagnático 3 10,57 h Q tan que h A t tan que 0,1 0,74 4,18, s 3, Q tan que 3 8,14 h Coo o aparelho eletroagnético está calibrado ele é o que registra a vazão correta, portanto ao deterinaros a vazão no tanque estaos coetendo u erro neste caso na orde de 3% 10,57 8,14 Erro% ,57 Erro%,7% 3% O erro acia foi originado pelas incertezas de leitura do h e no acionaento do cronoetro. 34
28 Bancada 8 Co os dados coletados na bancadas que estão especificados a seguir estie o valor do coeficiente de perda de carga distribuída pelo diagraa de Rouse. 5 Tubulação de aço ( 4,6 10 ) co diâetro noinal de 1 D i 6,6 A 5,57c² Vazão lida no edidor de vazão eletroagnético igual a 11,34 ³/h Teperatura d água igual a 3 0 C, portanto: kg 7 ² 997,5 9, s Neste caso o prieiro passo seria calcular a velocidade édia do escoaento e e seguida o núero de Reynolds. v Q A 11, , ,66 6,6 10 Re 7 9, ,66 s ,9 1,6 10 Se tivesse dado Re 000, ou seja, escoaento lainar, teríaos f 64 Re, as coo 3 D 6,6 10 o escoaento é turbulento, teos que calcular tabé H 578. K 5 4,6 10 Re leos DH/K f 35
29 Para coprovar a leitura anterior, ostro a seguir a deterinação do f pela página: propriedades do fluido transportado tep (ºC) (kg/s) (kg/³) pv (Pa) (²/s) 3 9,3E ,5 9,340E-07 propriedades do local g = /s² pat = Pa at. tubo aço espessura Dint () A (c²) 6,6 5,57 K() DH/k 4,60E Q Q(³/s) Q(L/s) Q(L/in) ³/h deve transforar para ³/h 11,34 Q(³/h) v(/s) Re f Haaland f Swaee e Jain f Churchill f planilha 11,34 5, ,036 0,039 0,039 0,037 Coparando os resultados constataos que são próxios. 36
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