TUBO DE PITOT 1 INTRODUÇÃO
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- Inês Teixeira Carlos
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1 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot TUBO DE ITOT INTRODUÇÃO Em muitos estudos experimentais de escoamentos é necessário determinar o módulo e a direção da elocidade do fluido em alguns pontos da região estudada. Apesar 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. FUNDAMENTO TEÓRICO.) rincípio de Funcionamento
2 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot No ponto, da Figura, a energia total referida a unidade de peso é igual a: z, onde é a pressão estática em ; é a elocidade do fluido em, seu peso específico e g a g 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 ( ) A pressão estática (efetia) é dada pela altura de coluna de fluido acima da linha com cota z, ou seja, h. A 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 pode-se obter a elocidade do escoamento na cota z.
3 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot.) Determinação do perfil de elocidade em uma tubulação A equação de Bernoulli aplicada entre os pontos e : g ( ) V g ( ) endo a equação do manômetro diferencial (Tubo de itot): gh em ) e ( então de () h ou h h' que : h' h d Q 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)..) Determinação da azão Tem-se que a azão em olume ( Q ) de um fluido escoando atraés de uma secção é dada por:
4 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot 4 Conhecida a distribuição de elocidade na seção (item.), como d π d r tem se Q π R o d ( ) ( r ) ou, considerando a área A Q π A da Figura b chega - se a :.4) Determinação da elocidade média (V) na secção. or definição: V Q Ou conforme a figura b V π A A πr R.5) Determinação do fluxo de energia cinética na secção ( C ) C ρ ds π R Como C ρ ds ( ) ρ d r o π ou C ρ A onde A é a área mostrada na Figura 4a..6) Determinação do coeficiente da energia cinética ( α )
5 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot 5 ara conhecermos o alor real do fluxo da energia cinética numa secção de escoamento a partir da elocidade média na secção ( V ), torna-se necessário a introdução de um coeficiente de correção α, denominado coeficiente da energia cinética, de tal forma que: C α ρ α A α V R C ρ V π ρ A ρ V π R ou X πρ A Onde A é a área mostrada na figura 4b..7) Determinação do fluxo de quantidade de moimento na secção ( x ) endo x x ρ ds. ρ ds π ρ R o d(r ).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, deese introduzir um coeficiente de correção β, ou seja: X β ρ V Onde β coeficiente da quantidade de moimento
6 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot 6 x πρ A β ρ V ρ V π R β R A V
7 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot 7 ) ROCEDIMENTO EXERIMENTAL 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 ç 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).
8 ME0 - Laboratório de Mecânica dos Fluidos - Experiência Tubo de itot 8 d) uma balança e) uma álula de três ias f) um registro regulador de azão. g) um cronômetro A experiência consiste em: a) registrar as indicações dos manômetros para um dado alor de azão. b) Medir a mesma azão pelo método de pesagem ( utilizando a balança ). 4) QUETÕE ROOTA 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) demonstrar que o coeficiente α podem ser obtidos atraés da seguinte relação. α ds V onde área da secção transersal V elocidade média na secção elocidade local em cada ponto da secção f) considerando-se o moimento turbulento em tubos, o perfil de elocidade segue a relação n R r max R Onde n 7 para número de Reynolds inferior a 0 5 n > 7 para número de Reynolds 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 ) por /n log ((R-r)/R). 5 ) BIBLIOGRAFIA Citar a bibliografia utilizada.
TUBO DE PITOT. O tubo de Pitot é empregado para medição de velocidades principalmente em escoamento de gases como, por exemplo, na aviação.
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
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