Mecânica dos Fluidos - Tubo de Pitot

SUMARIO

1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................4

2 OBJETIVO ...............................................................................................................4

3 MATERIAIS ..............................................................................................................4

4 METODOLOGIA .......................................................................................................5

5 ANÁLISE DE DADOS E RESULTADOS..................................................................5

6 CONCLUSÃO............................................................................................................8

7 REFERÊNCIAS.........................................................................................................9

8 ANEXOS..................................................................................................................10

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1. INTRODUÇÃO

No estudo de escoamento de fluidos, muitas vezes se torna necessário determinar o módulo e a direção da velocidade do fluido, em determinada região. No entanto determinar a velocidade exata do fluido pode se tornar uma tarefa muito difícil, mas com o auxílio de instrumentos adequados podemos obter a velocidade média, numa superfície de controle ou em um volume de controle.

      Entre os muitos métodos existentes para a determinação da velocidade dos fluidos, podem ser listados: medir o tempo que uma partícula leva para percorrer uma distância conhecida; medir a variação da resistência elétrica pelo resfriamento de um condutor elétrico introduzido no escoamento; identificar a diferença entre a pressão total e a estática, sendo esse o método mais utilizado, e o que será usado nessa prática.

O Tubo de Pitot é um instrumento de medida de pressão de estagnação (ou pressão total), utilizado para a medição de velocidades de escoamentos tanto internos quanto externos, para líquidos ou gases. Consiste basicamente num tubo orientado para o fluxo de fluido a medir.

2. OBJETIVO

Esse relatório tem como objetivo determinar a velocidade do fluido no tubo em que o tubo de Pitot está instalado, operando com uma vazão de 4000 L/h.

3. MATERIAIS

Na aula prática foram utilizados:

• Bancada dupla HD98 na linha que contém o tubo de Pitot;
• Manômetros digitais;
• Manômetro diferencial;

• Bloco de notas;
• Reservatório com água;
• Rotâmetro;
• Bomba centrifuga.

4. METODOLOGIA

Para a realização do experimento, primeiramente, coloca-se a bancada dupla HD98 em movimento e com isso, regula-se a vazão para 4000 L/h. Após isso, é necessário averiguar se existe ar nos condutos que serão utilizados para a medição da pressão, essa averiguação é importante para que não ocorram interferências nas leituras dos manômetros. Realizada a averiguação, conectam-se os condutos nos manômetros onde é realizada a leitura das pressões, para o cálculo de ∆P que é a diferença de pressão entre os pontos. O valor do ∆P calculado foi 0,2 KPa.

5. ANÁLISE DE DADOS E RESULTADOS

Dados:

g = 9,8m.s-2;

água = 1000kg.m-3; [pic 1]

µ = 10-3kg.m-1s-1;

D = 54,4mm = 0,0544 m;

Q = 4000l/h = 1,11 x 10-3 m3s-1.

A = 2,32 x 10- 3 m²

P1 = 30,2

P2 = 30,4

∆P = 0,2 KPa.

Como temos a vazão e a área, podemos calcular a velocidade média experimental:

[pic 2]

Agora, aplicando Bernoulli nos pontos P1 e P2 da Figura 1, temos a seguinte equação:

[pic 3]

Como as alturas estão quase no mesmo nível e a velocidade no ponto 2 é aproximadamente zero temos:

[pic 4]

[pic 5]

Explicitando  a equação fica:[pic 6]

[pic 7]

        Equação de Pitot.

Como queremos achar a vazão, coloca-se o tubo de Pitot no centro do tubo e se lê a velocidade máxima ). [pic 8]

Se[pic 9][pic 10]

Como   , então: [pic 11]

[pic 12]

A área é igual a

[pic 13]

Calcular a velocidade mediante a equação de Pitot, substituindo em (2), temos:

 

[pic 14]

Analisando o número de Reynolds para sabermos se o regime é turbulento (), achamos que: [pic 15]

[pic 16]

Conferindo que Re> 6x103. Como em (6) achamos a vmax, podemos coloca-la, de acordo com (3) e verificado em (7), na equação:

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