Determinação Dos Coeficientes De Descarga Contraçao E Velocidade No Orificio De Fundo

Introdução

Orifícios são perfuração ou aberturas de perímetro fechado, de forma geométrica definida, feitas abaixo da superfície livre do líquido, no caso a água, em paredes de reservatórios, tanques, canais ou canalizações. Normalmente são localizados na parede lateral ou no fundo.

Tem por finalidade principal medir e controlar a vazão, que é obter o volume do líquido escoado em um determinado período de tempo. Sendo este, o aparelho mais antigo para medir a vazão.

Os orifícios têm várias classificações segundo suas características. Quanto à forma de tal, usaremos o orifício retangular de fundo. Quanto às dimensões, usaremos o orifício pequeno.

Veia líquida é uma seção completa de um conjunto de linhas de corrente, que apresentam velocidade diferente zero. Depois de tocar as bordas do orifício, as partículas de água continuam a convergir, pois não mudam bruscamente de direção, obrigando o jato (veia líquida) a contrair-se um pouco além do orifício.

Como a contração neste experimento será incompleta, deveremos calcular o coeficiente de vazão (descarga) corrigido. Este fenômeno de contração incompleta se dá pelo fato do orifício estar localizado ao fundo. Para que não haja este tipo de situação, o orifício deve estar localizado a uma distância do fundo e das paredes laterais.

Objetivos

Teremos como objetivos, a determinação dos coeficientes de vazão para contração completa (cd), contração (cc), velocidade (cv) e coeficiente de vazão para contração incompleta (cd’) para orifícios retangulares. Como não há

Procedimentos

Materiais

Serão utilizados:

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Canal retangular com comporta de fundo;

- Água;

- Régua;

- Termômetro.

Fórmulas

Para a vazão no tubo diafragma:

▭("Q = K.S.m" √("2.g." ("d" _"Hg" "-1" )".∆H" ))

▭(∆H = L_1-L_2 ) ▭(Q = v*S)

Q – Vazão no tubo diafragma

S – Área da seção transversal

g – Aceleração da gravidade

dHg – Densidade relativa do mercúrio

H – Variação de altura no manômetro

v – Velocidade de escoamento

Para vazão no orifício de fundo:

▭("Q = CD'." "A" _"o" "." √("2.g.h" ))

▭("CD' = CD.(1+0,15.k)" )

▭("k = " "perímetro da parte suprimida" /"perímetro do orifício" )

CD’ – Coeficiente de descarga corrigido

CD – Coeficiente de descarga

Ao – Área do orifício

h – Carga do orifício

k – Coeficiente de forma

Coeficiente de contração (CC) e velocidade (CV):

▭("CD = CV.CC" )

▭("CC = " "A" _"SC" /"A" _"0" )

Asc – Área da seção contraída (Asc = a’ x b)

Onde a’ = 1,9 cm ( 0,019 m)

"A" _"0" – Área do orifício ("A" _"0" = a x b)

Onde a = 3,3 cm (0,033m) e b = 20,2 cm (0,202 m)

Resultados