Determinação perfil de velocidades

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

 ENGENHARIA AMBIENTAL

DISCIPLINA HID006 – HIDRÁULICA

EXPERIMENTO 01

DETERMINAÇÃO DO PERFIL DE VELOCIDADES

ALUNOS:

Ana Carolina Costa - 21242

Bettina Pereira de Azevedo Carvalho – 31115

Eric Lara Ferrari - 31146

Gabriel de Oliveira Machado– 30466

Gabriela Rodrigues Valadão de Melo - 31003

Guilherme Prado Alves – 31683

EAM – P1

ITAJUBÁ – MG

2016

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

ENGENHARIA AMBIENTAL

DISCIPLINA HID006 – HIDRÁULICA

EXPERIMENTO 01

DETERMINAÇÃO DO PERFIL DE VELOCIDADES

Relatório entregue pelos alunos Ana Carolina C., Bettina C., Eric F., Gabriel M., Gabriela V. e Guilherme A., como requisito parcial para avaliação da Disciplina HID006 – P1 (Hidráulica), ministrada pelo Professor Oswaldo.

ITAJUBÁ – MG

2016

SUMÁRIO

1. DESENVOLVIMENTO TEÓRICO........................................................... 03

1. OBJETIVO...................................................................................03

1. MÉTODO EXPERIMENTAL....................................................................03
2. RESULTADO.......................................................................................... 06
3. CONCLUSÃO..........................................................................................09

REFERÊNCIAS............................................................................................10

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1 DESENVOLVIMENTO TEÓRICO

1.  OBJETIVO

Determinar o perfil de velocidades em um tubo com pressão.

2. MÉTODO EXPERIMENTAL

Inicialmente, mediu-se o diâmetro interno do tubo, utilizando o Calibre, em seguida, instalou-se o Pitot Cole, que foi posicionado no centro do tubo. O Pitot Prandti foi utilizado como referência e já estava instalado para medir a velocidade no centro do tubo

Foram então medidas as diferenças de pressão ∆h nos manômetros diferenciais de ambos os Pitots, apresentadas na tabela abaixo:

Tabela 1. Dados obtidos em laboratório.

Ensaio	Valores de Δh Prandtl (mm)	K(Prandtl)	Distância do Centro (cm)	Δh do Venturi (mm H20)
1	277	1	0	420
2	279	1	2	435
3	282	1	4	435
4	284	1	6	450
5	288	1	8	455
6	277	1	10	455
7	272	1	12	455
8	278	1	14	455
9	279	1	16	455
10	264	1	18,3	455

        

Com a medida do centro do tubo, determinou-se o coeficiente de correção do Pitot Cole (Kcole) através das seguintes equações:

        (Equação 1)[pic 1]

                        [pic 2]

                        (Equação 2)[pic 3]

Vcentro[m/s]; ∆hcole e ∆hprandti [m]; g [m/s²]

A partir dessa determinação este coeficiente foi utilizado para medida da velocidade em diferentes alturas internas da tubulação, através da equação:

                                (Equação 3)[pic 4]

V [m/s]; ∆hcole[m]; g [m/s²]

As medidas de velocidade foram feitas dividindo-se o diâmetro em 9 partes iguais, parando dois centímetros antes do final do tubo. Dessa forma, mediram-se as velocidades em 10 pontos, sendo o primeiro com o Pitot cole encostado na parede oposta do tubo. As medições foram feitas para uma única condição de vazão.

Através dos valores anotados foi possível realizar o cálculo da velocidade média e a vazão. Como referencia, mediu-se a vazão (Q) através do tubo Venturi instalado no circuito do LHDC, através da seguinte equação:

                                (Equação 4)[pic 5]

Q[m³/s]; ∆hventuri [m]

Um perfil de velocidade de um escoamento interno em uma tubulação pode ser caracterizado como laminar ou turbulento, sendo que o perfil de velocidades laminar é parabólico e o perfil de velocidades em regime turbulento apresenta um gradiente próximo a parede mais elevado que o laminar.

[pic 6]

Fig 2.1 – Perfil de velocidades (regimes laminar e turbulento)

O número de Reynolds é um parâmetro adimensional que relaciona as forças inerciais e as forças viscosas atuantes no escoamento de um fluido incompressível. Fisicamente, este número somente representa os efeitos no fluido, não considerando fatores importantes como rugosidade das paredes da tubulação, obstruções e curvas.

        Pode-se calcular este parâmetro através da seguinte equação:

[pic 7]

sendo:

: Diâmetro da tubulação (m);[pic 8]

...