relatorio entregue

8/20/2019 relatorio entregue

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Relatório de

Fenômenos detransportes I


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Fenômenos de

transportes I

Professor Richard Pimenta

Nomes: R.A.:

Alexandre Soares da Silva 0737482Diego Fernando 0734443Everton Emilio dos Santos 0725310 Fabio Henriqe Semen!ato 0732"1#$erson $alden%io dos Santos 0722"08

$leidson &i! S' (liveira 0732751 $stavo F' Ara)*o 0724#88 +ar%os Alves ,ibeiro 07800""

4° semestre - Engenharia Mecânica

Santa Bárbara D’Oeste !" #e No$embro #e !%%&.


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'rática " ( )inemática #os *+,i#os

Determinao #e /a0o /o+,m1trica Mássica e 'on#era+.

2ntro#,o

-esse trabal.o/ aresentamse dados %oletados em m ainel .idrli%o/ e madis%sso sobre as metodologias imostas/ no qe di! reseito a sa ali%abilidadee adeqao s %ondi6es de va!o' (tro onto abordado di! reseito aoseqiamentos de amostragem tili!ados nas %oletas de dados'

Ob3eti$os

,e%on.e%er todos os eqiamentos qe %om6em o ainel Hidrli%o' on%lir qe existem diversas ormas de se %al%lar exerimentalmente as va!6es de m

lido' 9tili!ar %onvenientemente os %on.e%imentos adqiridos em sala de ala ara a %onverso

entre as va!6es volm:tri%as/ mssi%as e onderais; 9tili!ar %on.e%imentos qe levam aos %l%los de va!o'

Materiais ,ti+i0a#os

rio %? es%ala @ama ? reservat>rio &iqido gaB


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Vazão Mássica

Estes medidores de va!o determinam diretamente a va!o mssi%a de gs qe %ir%la' Iortalmotivo/ varia6es de resso o temeratra de va!o no aro variar a va!o medida'-a atalidade . dois rin%Jios de oerao qe medem a va!o mssi%a' / %om grandeage(s medidores de va!o or %oriolis(s medidores de va!o or diserso t:rmi%aEm ambos os rin%Jios/ a va!o volm:tri%a se %al%la %omo v ' m m : a va!o mssi%a/ e v : a densidade em %ondi6es de reern%ia'

Vazão Ponderal

Em me%Cni%a dos lidos/ deinese or va!o/ o volme or nidade de temo/ qe se es%oa

atrav:s de determinada seo transversal de m %ondto livre %anal/ rio o tblao %om

resso atmos:ri%aBo de m %ondto orado tblao %om resso ositiva o negativaB'

Ksto signii%a qe a va!o : a raide! %om a qal m volme es%oa'

A va!o onderal reerese ao eso e resso em qe o liqido assme no sistema'As nidades adotadas so geralmente o mL?s/ mL?./ l?. o o l?s'

M o volme de determinado lido qe assa or ma determinada seo de m %ondto or

ma nidade de temo'

A nidade salmente adotada : litros or segndo l?sB/ embora existam otras nidades'

om a ban%ada de Hidrli%a Figra 1B montada ara as rti%as/ tili!ando %on.e%imento

reali!amos as rti%as qe nele oram soli%itadas' omostas or das bombas %entrJgas

indeendentes Figra 2B/ dois reservat>rios %om N de desvio/ sendo m ara %ada bomba/ m

reservat>rio %omartil.ado logo abaixo dos reservat>rios %om desvio/ m ie!=metro %om

bomba de ar e m +an=metro de


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Figra 1 O Foto Iar%ial da


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Figra 3 O Detal.e das &in.as +ltiso %om sas rese%tivas %ara%terJsti%as'

9ma ve! re%on.e%ido o eqiamento/ antes de qalqer exerimento/ antes mesmo de ligar abomba %ertiiqese qe

As mangeiras de %onexo ara determinao de resso/ se*a no ie!=metro %omo noman=metro esto devidamente a%oladas'As tomadas de resso qe no oram tili!adas esto devidamente vedadas'

Figra 4 O Detal.es dos reservat>rios %omartil.ados e gradados'


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Figra 5 O Detal.e das vlvlas de entrada/ saJda tbo de ,ePnoldsB e das tomadas deresso'

'roce#imento e56erimenta+

Me#in#o $a07es $o+,m1tricas com #i$ersos e8,i6amentos e t1cnicas

Iara medir va!o volm:tri%a odese tili!ar m .idr=metro/ ma la%a de oriJ%io tbo de ventri

entre otros' -este rimeiro instante determinaremos a va!o volm:tri%a tili!ando o reservat>rio

%om visor de nJvel e m %ron=metro/ a im de %on.e%ermos m adro da medida de va!o'Foi verii%ado qe o reservat>rio gradado estava va!io e %om a .aste de interro de lxo no

oriJ%io de assagem' om o axilio de ma trena oram determinadas as medidas de %omrimento

e largra do reservat>rio %onorme tabela 1B ara assim obtermos o volme re%ol.ido'

)om6rimento 9arg,ra

) ;;" cm 9 !;% cm


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• Fe%.ase as vlvlas de entrada/ liberando aenas a vlvla da lin.a qe %ont:m o .idr=metroe a vlvla de saJda/ oi ligada a bomba e verii%ado se no .avia va!amento no sistema'

• Fe%.ase a vlvla do .idr=metro )ni%a qe estava aberta neste instanteB oi observado qe o

lxo de lido no reservat>rio oi interromido'• Est vlvla oi aberta gradativamente at: a metade de se %rso' +anobrase o tbo de

%.egada do lido aos reservat>rios ara o reservat>rio gradado e instantamente oi mar%adoo temo ara o reen%.imento do reservat>rio gradado oi sada trs altras HB de 10%m/15%m e 20%m aim de se obter maior re%iso'

• Ao atingir a mar%a dese*ada/ interromese a medida de temo e simltaneamente deslo%aseo tbo de %.egada do lido aos reservat>rios do reservat>rio gradado ara a osio doreservat>rios gradado ara a osio do reservat>rio de lxo %ontino'

• Desligase a bomba' M eita a leitra da altra HB no nJvel do reservat>rio e anotado na tabela2 *ntamente %om a o intervalo de temo QtB'

• ,eita or trs ve!es os ro%edimentos de determinao do nJvel de lido re%ol.ido noreservat>rio gradado e se rese%tivo intervalo de temo e %onorme a tabela 2'

a!o olm:tri%a ara lvla a meio %rso no Hidrometro

Kntervalo de temo sB Altra de nJvel %mB R olme re%ol.ido%al%lado mLB

R a!o olm:tri%a mLB

Qt1 G 18/#s H1 G 10 %m 1 G 7/7' 10L mL 1 G 4/07'10-⁴ mL?sQt2 G 23/3s H2 G 15 %m 2 G 11/5' 10L mL 2 G 4/#0' 10⁴ mL?sQt3 G 38/4s H3 G 20 %m 3 G 15/4' 10L mL 3 G 4/01' 10⁴ mL?s


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manten.a a vlvla da lin.a do tbo liso TT totalmente aberta e a valval do tbo liso UTT

totalmente e%.ada/ ortanto nesta etaa as )ni%as vlvlas qe estaro abertas nas lin.as

mltiso sero vlvla da lin.a do tbo liso de TT e a vlvla de saida O lin.a do tbo de

,ePnolds; e deois se inverte a sitao das vlvlas a vlvla da lin.a do tbo liso de TT ser

totalmente e%.ada e a vlvla do tbo liso de UTT totalmente aberta'

)á+c,+os:

olme do reservat>rio

1 G ' &' H1G 33/5' 10 V x 23'10V x 10' 10V W HG 10 %m1G 7/7 10 L mL

2G ' &' H2G 33/5' 10 V X 23' 10V x 15' 10V W HG 15 %m2G 11'5'10L mL

3G ' &' H

3G 33/5' 10 V X 23'10 V X 20' 10 V W HG 20 %m2G 15'4'10L mL

/a0o $o+,m1trica 6ara $á+$,+a aberta a meio c,rso no hi#r>metro

1 G 1? Qt 1W 1G 7/7'10L?18/# W 1G 4/01' 10 ⁴ mL?s

2G 1? Qt 2 W 2G 11/5' 10L? 23/3 W 2G 4/#0'10 ⁴ mL?s

3G 3? ∆t 2 W 2G 15/4'10L? 38/4 W 3G 4/01'10 ⁴ mL?s

+:dia v G Y v? 3 W+vG 4/07'10⁴ Z 4/#'10⁴ Z 4/01'10 / 3⁴

+vG 4/3'10⁴ mL?s


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/a0o Mássica #o sistema ? $á+$,+a aberta á meio c,rso @

Sabendo qe o lido tili!ado : H2( e o se [ G 10'000 -?mL temos

mG \ x v onde \ G ] W [ G \ x g W \ G [ ? g W \ G 10'000 ? 10 W \ G 1000 ^g ? mL

Iara v1m G 1000'4/07' 10⁴m G 0/407 ^g ?s

Iara v2m G 1000' 4/#' 10⁴

m G 0/4#0 ^g ?s

Iara v3m G 1000' 4/01' 10⁴m G 0/401 ^g?s

+:dia m G Ym?3+m G 0/407 Z 0/4#0 Z 0/401 ? 3+m G 0/432 ^g?s

/a0o 6on#era+ #o sistema ?$á+$,+a aberta á meio c,rso@

$ G g x m$ G 10 ' 0/432$ G 4/32 -?s

/a0o $o+,m1trica 6ara $á+$,+a aberta a c,rso tota+ no hi#r>metro'

1 G 1? Qt 1W 1G 7/7'10L?5/4 W 1G 14/2' 10 ⁴ mL?s

2G 1? Qt 2 W 2G 11/5' 10L? 8/5 W 2G 13/5'10 ⁴ mL?s

3G 3? ∆t 2 W 2G 15/4'10L? 11/" W 3G 13'10 ⁴ mL?s

+:dia v G Y v? 3 W+vG 14/2'10⁴ Z 13/5'10⁴ Z 13'10 / 3⁴


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+vG 13/5'10⁴ mL?s

/a0o mássica #o sistema ?$á+$,+a aberta á c,rso tota+@

Sabemos qe a massa ese%Ji%a da ga : \ G 1000 ^g ? mL/ ento

mG \ x v

Iara v1m G 1000'14/2' 10⁴m G 1/42 ^g ?s

Iara v2m G 1000' 13/5' 10⁴m G 1/35 ^g ?s

Iara v3m G 1000' 13' 10⁴m G 1/3 ^g?s

+:dia m G Ym?3+m G 1/42 Z 1/35 Z 1/3 ? 3

+m G 1/35 ^g?s

/a0o 6on#era+ #o sistema ?$á+$,+a aberta á c,rso tota+@

$ G g x m$ G 10 ' 1/35$ G 13/5 -?s

/a0o $o+,m1trica 6ara $á+$,+a aberta no t,bo +iso #e ’’

1 G 1? Qt 1W 1G 7/7'10L?5/# W 1G 13'10 ⁴ mL?s

2G 1? Qt 2 W 2G 11/5' 10L? 8/4 W 2G 13/"'10 ⁴ mL?s

3G 3? ∆t 2 W 2G 15/4'10L? 11 W 3G 14'10 ⁴ mL?s

+:dia v G Y v? 3 W+vG 13'10⁴ Z 13/"'10⁴ Z 14'10 / 3⁴


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+vG 13/5'10⁴ mL?s

/a0o mássica #o sistema no t,bo #e ’’

mG \ x v

Iara v1m G 1000'13' 10⁴m G 1/3 ^g ?s

Iara v2m G 1000' 13/"' 10⁴m G 1/3" ^g ?s

Iara v3m G 1000' 14' 10⁴m G 1/4 ^g?s

+:dia m G Ym?3+m G 1/3 Z 1/3" Z 1/4 ? 3+m G 1/35 ^g?s

/a0o 6on#era+ #o sistema no t,bo #e ’’

$ G g x m$ G 10 ' 1/35C =;" Ns

/a0o $o+,m1trica 6ara $á+$,+a aberta no t,bo +iso #e ’’

1 G 1? Qt 1W 1G 7/7'10L?5/2 W 1G 14/8'10 ⁴ mL?s

2G 1? Qt 2 W 2G 11/5' 10L? 7/" W 2G 15/1'10 ⁴ mL?s

3G 3? ∆t 2 W 2G 15/4'10L? 10/7 W 3G 14/3'10 ⁴ mL?s


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+:dia v G Y v? 3 W+vG 14/8'10⁴ Z 15/1'10⁴ Z 14/3'10 / 3⁴

+vG 13/5'10⁴ mL?s/a0o mássica #o sistema no t,bo #e ’’

mG \ x v

Iara v1m G 1000'14/8' 10⁴m G 1/48 ^g ?s

Iara v2m G 1000' 15/1' 10⁴m G 1/51 ^g ?s

Iara v3m G 1000' 14/3' 10⁴m G 1/43 ^g?s

+:dia m G Ym?3+m G 1/48 Z 1/51 Z 1/43 ? 3+m G 1/47 ^g?s

/a0o 6on#era+ #o sistema no t,bo #e ’’

$ G g x m$ G 10 ' 1/47$ G 14/7 -?s

Res,+ta#o

(s resltados qe obtivemos nesse exerimento ara a va!o volm:tri%a : roor%ional ara todosos tbos/ * qe tili!amos a ga %omo )ni%o lido'As dierenas de va!o e volme re%ol.ido em m determinado temo de m tbo ara otro/ deveseao diCmetro dos tbos sados TT e UTTB e resso exer%ida vlvla a meio %rso e totalmenteabertaB'

)onc+,so


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om os resltados obtidos odemos %on%lir qe a va!o volm:tri%a qantidade em volme qees%oa em no do temoB : determinada elo volme re%ol.ido or temo/ o elo rodto da reaor o lido assa ela velo%idade/ ortanto qanto maior a rea e a velo%idade/ maior ser a va!ovolm:tri%a do sistema/o se*a a va!o volm:tri%a deende da rea or onde o lido assa/ a

resso existente no sistema qe gera ma determinada velo%idade''rática F ( )inemática #os *+,i#os

E56erimento #e ReGno+#s ( rio &iqido gaB


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'arte terica

Experimento de Reynolds

ando a velo%idade de m lido qe es%oa em m tbo ex%ede %erto valor %rJti%o/ o

regime de es%oamento assa de laminar ara trblento/ ex%eto em ma %amada

extremamente ina *nto arede do tbo/ %.amada %amada limite/ onde o es%oamento

ermane%e laminar'

Al:m da %amada limite/ onde o es%oamento : trblento/ o movimento do lido : altamente

irreglar/ %ara%teri!ado or v>rti%es lo%ais e m grande amento na resistn%ia ao es%oamento'

( regime de es%oamento/ se lamelar o trblento/ : determinado ela seginte qantidade

adimensional/ %.amada n)mero de ,ePnolds

NR = ρDv / η

onde ρ : a densidade do lido/ η/ se %oei%iente de vis%osidade/ v/ o m>dlo da sa

velo%idade m:dia de es%oamento ara rente e D/ o diCmetro do tbo'

Esta velo%idade m:dia : deinida %omo a velo%idade niorme em toda a seo reta do tbo

qe rod! a mesma va!o'

erii%ase exerimentalmente qe o es%oamento de m lido qalqer :

• laminar se -, _ 2'000

• trblento se -, ` 3'000

Ior exemlo/ a 20o/ η G 1 x 10V oise ara a ga' Em m tbo de 1 %m de diCmetro/ o m>dlo

da velo%idade m:dia mxima de es%oamento laminar : v G 20 %m?s' E o es%oamento : trblento ara

velo%idades m:dias de es%oamento a%ima de 30 %m?s'

Iara o ar a 20o/ η G 1/81 x 108 oise' Em m tbo de 1 %m de diCmetro/ o m>dlo da velo%idade

m:dia mxima de es%oamento laminar : v G 278 %m?s' E o es%oamento : trblento ara velo%idades

m:dias de es%oamento a%ima de 420 %m?s'

,ePnolds/ estdando a %asa destas das dierentes leis de atrito nos lidos/ des%obri qe a

mdana da lei de rimeira otn%ia ara a de segnda otn%ia no era gradal/ mas sim/ brs%a/ e


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o%orria/ ara qalqer lido dado e qalqer aarato de medida/ semre na mesma velo%idade %rJti%a'

,ePnolds mostro exerimentalmente qe esta mdana a%onte%ia simltaneamente %om a

mdana no regime do es%oamento do lido no aarato de medida/ de laminar ara trblento'

( exerimento %onsistia em introd!ir m io de lJqido %olorido no %entro de m tbo atrav:s do

qal o mesmo lJqido/ sem %orante/ es%oava %om ma velo%idade %ontrolada'

A baixas velo%idades de es%oamento/ o io de lJqido %olorido ermane%ia reto e %ontJno elo

%omrimento do tbo e qando %erta velo%idade %rJti%a era atingida/ a lin.a %olorida era violentamente

agitada e sa %ontinidade destrJda or %rvas e v>rti%es/ revelando assim lxo trblento'

Exatamente nesta velo%idade %rJti%a : qe a lei de atrito no lido assava de ma lei de rimeira

otn%ia ara ma de segnda otn%ia'

'roce#imento e56erimenta+

Me#in#o /a07es /o+,m1tricas

-o tbo de ,ePnolds do ainel .idrli%o %one%te ma seringa %om lido %olorido %oranteB no

onto de insero de %orante voltado ara o %entro do tbo Figra 1B' Knsira %orante %om a seringa e

abra o registro de saJda gradativamente at: %onsegir o es%oamento qe dese*a'


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Figra 1 O Detal.e do tbo de ,ePnolds e o onto de insero %ir%lo vermel.oB' -este rimeiro instante determinaremos a va!o volm:tri%a tili!ando o reservat>rio %om

visor de nJvel Figra 2B e m %ron=metro/ a im de %on.e%ermos m adro de medida de va!o'

Figra 2 O Detal.es dos reservat>rios %omartil.ados e gradados'

eriiqe qe o reservat>rio gradado est va!io e %om a .aste de interro de lxo nooriJ%io de assagem' om o axilio de ma trena o r:ga determine as medidas de %omrimento elargra do reservat>rio gradado' Anote na tabela 1'

omrimento &argra) ;;" cm 9 !;% cm

@abela 1

Fe%.e as vlvlas de entrada/ liberando aenas a vlvla da lin.a qe %ont:m o .idr=metro ea vlvla de saJda O vlvla da lin.a do tbo de ,ePnolds Figra 3B' +antendo o tbo de %.egada dolido aos reservat>rios na osio do reservat>rio de lxo %ontJno/ lige a bomba e veriiqe se no. va!amentos no sistema'


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Figra 3 O Detal.e das vlvlas de entrada/ saJda tbo de ,ePnoldsB e das tomadas deresso'

Abra gradativamente esta mesma vlvla at: qe a va!o roor%ione ao es%oamento ma%ara%terJsti%a laminar' +anobre o tbo de %.egada do lido aos reservat>rios ara o reservat>riogradado e instantaneamente %ome%e a mar%ar o temo ara o reen%.imento do reservat>riogradado sgerese ma altra de reen%.imento de aroximadamente 10 %mB'

Ao atingir a mar%a dese*ada/ interromese a medida de temo e simltaneamente deslo%aseo tbo de %.egada do lido aos reservat>rios do reservat>rio gradado ara a osio do reservat>riode lxo %ontJno'

Desligase a bomba' Faa raidamenteB a leitra da altra H no nJvel do reservat>riogradado' Anote na tabela 2 os valores de H e de intervalo de temo t ara o reen%.imento doreservat>rio'

a!o olm:tri%a ara lvla aberta/ ermitindo es%oamento %om %ara%terJsti%a laminar'

Kntervalo de temo sB Altra do nJvel %mBolme re%ol.ido

%al%lado m3Ba!o olm:tri%a m3?sB

t= =;% s H= =%% cm 1 G 7/7' 10L mL 1 G 5/#2 ' 10- m³/s⁴

t! =!& s H! =%% cm 2 G 7/7' 10L mL 2 G "/01 ' 10- m³/s⁴

@abela 2


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,eetindo os ro%edimentos %om abertra da vlvla da lin.a do .idr=metro )ni%a qe estaaberta neste instanteB ara a osio qe ermita m es%oamento %*as %ara%terJsti%as seassemel.am ao trblento' omletando a tabela 3'

a!o olm:tri%a ara lvla aberta/ ermitindo es%oamento %om %ara%terJsti%a trblento'

Kntervalo de temo sB Altra do nJvel %mBolme re%ol.ido

%al%lado m3Ba!o olm:tri%a m3?sB

t= "% s H= =%% cm 1 G 7/7' 10L mL 1 G 1/54 ' 10-³ m³/s

t! F.; s H! =%" cm 2 G 8/1' 10L mL 2 G 1/28 ' 10-³ m³/s

@abela 3

Ensaio para a visualização dos diagramas de velocidade para o escoamento laminar

Iara a visali!ao do eril de velo%idade de es%oamento diagrama de velo%idadeB %al%le a

va!o ne%essria ara qe o n)mero de ,ePnolds se*a baixo o si%iente ara garantir qe o

es%oamento se*a laminar/ o se*a/ ,e _ 2000'

Fe%.e todos os registros de entrada e o registro de saJda e lige a bomba'

Abra aenas a vlvla de registro da lin.a qe %ont:m o .idr=metro/ todas as demais entradas

ermane%eram e%.adas'

Abrindo e e%.ando o registro de saJda ara a*star a va!o ara regime laminar e em segida

e%.e a vlvla de registro qe %ont:m o .idr=metro' ni%a de entrada a ser trabal.ada neste

momentoB'

om o axilio da seringa/ in*ete ma qantidade de %orante si%iente ara ser vista ma

nvem no tbo de a%rJli%o'

Abrir a vlvla de entrada or algns segndos e notar qe o eril da nvem se assemel.a a

m arabol>ide' Iodese e%.ar a vlvla novamente ara mel.or visali!ao do eril'


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)onc+,so

om os resltados obtidos odemos %on%lir qe a va!o volm:tri%a qantidade em volme qe

es%oa em no do temoB e de a%ordo %om o exerimento de ,ePnolds; Iortanto qanto maior a

rea e a maior velo%idade/ maior ser a va!o volm:tri%a do sistema/o se*a a va!o volm:tri%a

deende da rea or onde o lido assa/ a resso existente no sistema qe gera ma determinada

velo%idade'

-otose qe ao amentar o volme da va!o o lxo tornase trblento/ e qando diminJmos a

va!o o es%oamento assa a ser laminar'

Bib+iogra*ias

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