Experiência Bocal conergente
O inesquecíel Professor Azeedo Neto (Em seu liro Manual de Hidráulica editado pela Editora Edgard Blücher Ltda na 7ª edição página 66) define de uma forma clara os bocais: Os bocais ou tubos adicionais são constituídos por peças tubulares adaptadas aos orifícios. Serem para dirigir o jato. O seu comprimento dee estar compreendido entre ez e meia (1,5) e três (3,0) ezes o seu diâmetro. De um modo geral, e para comprimentos maiores, consideram-se comprimentos de 1,5 a 3,0D como bocais, de 3,0 a 500D como tubos muito curtos; de 500 a 4000D (aproximadamente) como tubulações curtas; e acima de 4000D como tubulações longas. Os bocais geralmente são classificados em : cilindros (interiores ou reentrantes) e exteriores - cônicos (conergentes e diergentes).
bocal perda calcular C Cd Cc Objetios bocal área Cc contraída teórica azão real Cd 18/5/2005-2 C elocidade teórica real
Não esquecer das condições: escoamento incompressíel e em regime permanente...
Portanto a massa específica e o peso específico permanecem praticamente constantes ao longo do escoamento e as propriedades em uma dada seção do escoamento não mudam com o tempo, para isto o níel do reseratório tem que permanecer constante.
O reseratório mencionado é representado abaixo e pertence ao laboratório do Centro Uniersitário da FEI
O Manoel da mecflu está mostrando o escoamento no bocal conergente
Esquematicamente teríamos:
Área da seção transersal 0,546 m² (0) Orifício com diâmetro igual a Do h A c área contraída y (1) x
Determinação da azão real após se ter a certeza que o níel permaneceu constante.
Fecha-se o bocal e o níel do tanque sobe h em t, logo: Q real Volume tempo A tan que t h
Determinação da elocidade no bocal
Aplica-se a equação da energia entre (0) e (1) 1 0 1 0 1 0 2 2 1 1 1 2 2 0 0 0 1 0 1 0 + + + + + + + + γ + + γ + + + + H p 19,6 2 1 h Hp 19,6 2 1 0 0 0 0 h se o PHR no eixo do orifício Adotando H p g p Z g p Z H p H H f H pi H final H máquina H inicial
Uma equação com duas incógnitas e agora?
Para sair desta, amos considerar o fluido como ideal (iscosidade igual a zero), isto transforma a equação da energia na equação de Bernoulli onde se tem H p 0-1 0, o que nos permite determinar a elocidade média teórica do escoamento, isto porque não se considerou as perdas.
Portanto: h h 19 2 1 19,6 2 1, 6 + H p 0 1 1 teórica h 19, 6
Cálculo da azão teórica
Tendo-se a elocidade teórica e a área do orifício é possíel calcular a azão teórica, já que: Q Q teórica t teórica teórica π 4 D 2 o A orifício
Analisando noamente a figura obsera-se um lançamento inclinado no jato lançado!
Área da seção transersal 0,546 m² (0) Orifício com diâmetro igual a Do h A c área contraída y (1) x cm
Eocando-se os conceitos abordados nos estudos do lançamento inclinado diide-se o moimento em outros dois: real y x
No eixo y tem-se uma queda lire: 1 2 y g t 2 Obsera se que são dados : m g 9,8 e y 2 s portanto pode - se determinar t 2 g y t :
Já no eixo x tem-se um moimento uniforme com a elocidade igual a elocidade real. Importante obserar que o que une os dois moimentos é o tempo, ou seja, o tempo para percorrer y em queda lire é igual ao tempo para percorrer x em moimento uniforme com elocidade real.
Logo: x r t x r t
Até este ponto, calculou-se: Q Q r t r t
O que faremos com todos estes parâmetros calculados?
Vamos introduzir os conceitos de: 1.Coeficiente de azão C d 2.Coeficiente de elocidade C 3.Coeficiente de contração C c 4.Outra maneira de se calcular a azão real - Q r
c d t r t c o t c r o c t c r r o c c t r t r d C C C Q Q Q C C A C C Q A C C A Q A A área do orifício área contraída C teórica elocidade elocidade real C Q Q azão teórica azão real C
E ainda dá para se calcular a perda no bocal! Vamos analisar um exemplo numérico...
Uma placa de orifício de diâmetro 23 mm é instalada na parede lateral de um reseratório. O eixo da placa fica 25 cm acima do piso. Ajusta-se a alimentação de água do reseratório para que o níel se estabilize a 45 cm acima do eixo do orifício. O jato de água que sai do orifício, alcança o piso a 60 cm do plano ertical que contém a placa de orifício. Sendo, a área da seção transersal do reseratório, num plano horizontal, igual a 0,3 m 2 e sabendo-se que quando o orifício é fechado com uma rolha o seu níel, anteriormente estáel, sobe 10 cm em 30 segundos, pede-se determinar os coeficientes de elocidade, de descarga (ou azão) e o de contração.
Para a engenharia o desenho é uma das maneiras de comunicação Portanto amos praticá-la atraés do enunciado dado para a questão
Área da seção transersal 0,3 m² (0) Orifício com diâmetro igual a 23 mm 45 cm A c área contraída 25 cm (1) 60 cm
Respostas
Podemos resoler o problema proposto: 1 10 3 C d 1, 23 10 3 0, 81 2, 61 C 2, 97 0, 88 C c C C d 0, 81 0, 88 0, 92
E a perda no bocal: 0, 45 2 1 19,6 + H p0 1 0, 6 m 1 r 0, 23 2, 61 s 2, 61 2 H p0 1 0, 45 19, 6 0, 103 m
Critérios de correção deste relatório. 3,0 exercício Introdução 1,0 1,0 Cd f(re) C f(re) Cc f(re) gráficos Esquema explicando a experiência 1,0 1,0 Hpbocal f(qr) relatório do bocal conergente 1/11/2006-2 tabelas dados resultados 1,0 1,0 1,0 cálculo de uma linha da tabela de resultados
Bancadas impares e pares No esquema, sabendo-se que o coeficiente de elocidade do bocal é 0,9, pede-se determinar a altura h. (g 9,8 m/s²) (1) H2O h (2) Re sposta : h 55 cm 20 cm 60 cm
O níel de água do reseratório esquematizado a seguir é mantido constante. Para esta situação pede-se: 1. o coeficiente de elocidade; 2. o número de Reynolds teórico; 3. ao fechar o bocal, determinar o tempo para que o níel suba 10 cm; 4. pressurizando o reseratório a uma pressão igual a 0,2 kgf/cm², determinar o noo alcance do jato; 5. determinar o coeficiente de perda singular do bocal. 1,5 m 1m H2O m Dados : g 10 ; C c 0, 9; s 2 A, m 2 ; A, cm 2 res 0 6 bocal 314 ; kgf -6 m 2 γ 10 3 e ν 10 m 3 s 2,2 m Re spostas : a) 0,898; b) 1,1 10 5 ; c) d) 3,36 m; e) 0,24 43,2 s;