Relatório de Laboratório de Fluídos Curva de Calibração

1º Relatório de

Laboratório de Fluídos

Curva de Calibração

Rui Pedro Pombal Rosário

Belo Horizonte, 6 de Setembro de 2015

Introdução

A vazão é uma das grandeza de extrema importância na Mecânica dos Fluídos. As suas medições são aplicadas desde simples aplicações na vazão em domicílios, gases industriais e combustíveis, até medições mais complexas como centrais termoeléctricas ou centrais hidricas.

O problema dado utiliza um medidor de vazão do tipo Venturi, que consiste em um dispositivo composto por uma tubulação de entrada com seção igual à do conduto ao qual está acoplado e onde está instalado um anel piezométrico, que mede a pressão estática nesta seção, que por sua vez, é uma seção de diâmetro variável convergente que tem por objetivo uniformizar a distribuição de velocidade na garganta, também munida de um anel piezométrico para medição de pressão estática e uma seção de diâmetro variável divergente que leva a seção circular da garganta de volta à medida do conduto.

Objetivos

Neste problema é nos proposto traçar a curva de calibração do coeficiente de carga carga (C_d) do Venturi em função do número de Reynolds, obtendo dessa forma a curva de ajuste.

Conceitos

Vazão (Caudal): pode ser expressa como vazão volumétrica ou vazão mássica:

(1) Qv = V/t (m3/s)

(2) Qm = m/t (kg/s)

Calor Específico: trata-se da quantidade de calor (energia) necessária para mudar a temperatura de 1 grama de substância em 1ºC.

Viscosidade: resistência ao escoamento de um fluido em um conduto qualquer. A perda de carga deve ser considerada na medição da vazão.

Número de Reynolds: número adimensional usado na determinação do tipo de escoamento (laminar ou turbulento). Sua determinação é importante como parâmetro modificador do coeficiente de descarga.

(3) Re=4Q/πνD

Q= vazão volumétrica (m^3⁄s);

ν = viscosidade cinemática (m^2⁄s);

D=diâmetro do tubo Venturi (m);

Considera-se o fluxo é turbulento se Re > 2.320, caso contrário é sempre laminar.

Distribuição de Velocidade: Indica a variação da velocidade ao longo da secção do conduto. Será maximá no centro e nula na parede.

Medição de vazão mássica: dois coeficientes são importantes, o de vazão (K), e o de descarga (C). Em termos de coeficiente de vazão, a vazão em massa real é expressa como

(4) m ̇_real=KA_t √(2ρ(p_1-p_2 ))

A_t = área da seção transversal no qual ocorre o escoamento

ρ = densidade do fluido

p_1 = pressão real de escoamento

p_2 = pressão após a variação de seção no dispositivo.

Tomando C e β

(5) m ̇_real=(ρCA_t)/√((1-β^4)) √((2(p_1-p_2))/ρ)

Que, combinado à equação anterior, fornece

(6) K=C/√((1-β^4))

Onde 1/√((1-β^4)) é o fator de velocidade de aproximação.