FENÔMENOS DE TRANSPORTES

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1 FENÔMENOS DE TRANSPORTES AULA 10 ESCOAMENTO INTERNO INCOMPRESSÍVEL PROF.: KAIO DUTRA

2 Escoamento Interno e Externo Escoamentos internos ou em dutos: São escoamentos completamente envoltos por superfícies sólidas. Escoamentos externos: São escoamento sobre corpos imersos em um fluido.

3 O regime de escoamento (laminar ou turbulento) é determinado pelo número de Reynolds, Re=ρD/μ. Para escoamentos internos em tubos a transição entre escoamento laminar e turbulento ocorre nos seguintes valores de número de Reynolds: Laminar Turbulento

4 Exemplo 1 Água escoa em uma tubulação de 40 mm de diâmetro a uma vazão de 3 L/s. Determine o número de Reynolds nestas condições, informe se o escoamento é laminar ou turbulento. (Viscosidade cinemática da água v=8,03e-7).

5 Comprimento de Entrada Devido à condição de não deslizamento, sabemos que a velocidade na parede do tubo deve ser zero em toda a extensão do tubo. Uma camada limite desenvolve-se ao longo das paredes do tubo. A superfície sólida exerce uma força de cisalhamento de retardamento sobre o escoamento; assim, a velocidade do fluido nas vizinhanças da superfície sólida é reduzida. Nas seções sucessivas, ao longo do tubo, nesta região de entrada, o efeito da superfície sólida é sentido cada vez mais para dentro do escoamento.

6 Comprimento de Entrada Para escoamento incompressível, a conservação de massa exige que, conforme a velocidade na proximidade da parede é reduzida, a velocidade na região central sem atrito do tubo deve crescer ligeiramente para compensar. Quando a forma do perfil não mais varia com o aumento da distância x, o escoamento está completamente desenvolvido. A distância a jusante, a partir da entrada, até o local onde se inicia o escoamento completamente desenvolvido, é chamada de comprimento de entrada.

7 Comprimento de Entrada Pra escoamentos laminares: Para escoamentos turbulentos: experiências mostram que o comprimentos de entrada é entre 25 e 40 diâmetros de tubo a partir da entrada.

8 Perda de Carga A perda de carga é a perda de energia do fluido devido à fricção das partículas do fluido entre si e contra as paredes que interajam com o mesmo.

9 Calculo da Perda de Carga Formula de Darcy e Weisbach: Onde: H Perda de carga (m); L Comprimento da tubulação; d Diâmetro da tubulações; V Velocidade média do escoamento; g Aceleração da gravidade; f Fator de atrito. o f Fator de atrito: o Depende da condição do escoamento: o Laminar: o Turbulento: Diagrama de Moody

10 Calculo da Perda de Carga Diagrama de Moody: Número de Reynolds: Rugosidade relativa: R= Rugosidade/Diâmetro=

11 Calculo da Perda de Carga Os condutos apresentam asperezas nas paredes internas que influem na perda de carga. Em geral, tais asperezas não são uniformes e apresentam uma distribuição aleatória tanto em altura como em dispersão. No entanto, para efeito de estudo, supõe-se inicialmente que as asperezas tenham altura e distribuição uniformes.

12 Calculando a perda de Carga

13 Perda de Carga As perdas de carga podem ser divididas em duas classes: Localizada ou perdas menores: Refere-se as perdas referente a passagem por conexões, válvulas etc. Contínua perdas maiores: Refere-se as perdas ao longo das tubulações.

14 Exemplo 2 Uma sistema de irrigação possui uma tubulação (rugosidade 0,044mm)principal de vazão constante 2L/s e diâmetro de 20mm com 30m de comprimento. Determine a perda de carga nesta linha. (Viscosidade cinemática da água v=8,03e-7)