1 Expeiimento - Hidráulica

Introdução

É denominada de Orifício a abertura (na parede lateral ou no fundo) de um recipiente, que possibilita o escoamento do líquido armazenado em seu interior. A presente experiência objetiva a determinação dos coeficientes de descarga, contração e velocidade, respectivamente cd, cc e cv, para orifícios de fundo.

O principal objetivo deste experimento é verificar o valor teórico e pratico do coeficiente de descarga em relação ao fluxo.

Para posições particulares dos orifícios, a contração da veia pode ser afetada, modificada, ou mesmo suprimida alterando-se a vazão. Para que a contração seja completa, produzindo-se em todo o contorno a veia, é preciso que o orifício esteja localizado a uma distância do fundo ou das paredes laterais, pelo menos igual a duas vezes a sua menor dimensão.

No caso do experimento, utilizado um orifício aberto junto ao fundo e paredes laterais é indispensável uma correção, pois se trata de uma contração incompleta, onde ocorre a contração apenas em cima. Nessas condições, aplica-se um coeficiente de descarga corrigido cd’.

1- PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1.1 Material para experiência:

- Tubo Diafragma;

- Quadro de pressões – manômetro;

- Canal retangular com comporta de fundo;

- Água;

- Régua.

1.2 Procedimento:

– Após medir a dimensão do orifício, aciona a bomba d’água do equipamento e a abertura do registro de entrada;

– Ajustar o nível da água do reservatório onde está instalado o orifício, registrando o nível estabilizado nos dados de coleta;

– Estabilizado o escoamento, medir a altura da água e a variação da carga do orifício no quadro de pressões.

1.3 Objetivos:

- Determinar o coeficiente de vazão fornecido (cd);

- Determinar o coeficiente de contração (cc);

- Comparar o coeficiente de velocidade (cv).

2- RESULTADOS

2.1 Medidas:

a= 0,047 m (altura do orifício)

b= 0,020 m (base do orifício)

a’= 0,035 m

h= 0,142 m (carga do orifício)

h= 0,103 m (variação da carga do orifício)

2.2 Dados:

- D= 7,8x10-² m (diâmetro do tubo)

- M= 0,45

- K= 0,676 (coeficiente de forma)

- dhg = 13,6 (mercúrio)

- g = 9,8m/s2

3- FÓRMULAS

3.1 Vazão no Tubo Diafragma (Q)

S= (p*(d)²)/4

S= (p*(7,8x10-²)²)/4

S = 4,78X10-³m

Q= MxKxSx{2xg(dhg-1)xh}1/2

Q= 0,45x0,676x4,78X10-³x{2x9,8(13,6-1)x0,103}1/2

Q= 7,33363054x10-³ m³/s

3.2 Área do Orifício (A) e Área da Seção Contraída (ASC)

A= axb ASC= a’xb

A= 0,047x0,202 ASC= 0,035x0,202

A= 9,494x10-³m² ASC= 7,07x10-³m²

3.3 Vazão no orifício de fundo

H – carga do orifício

H= h – a = 0,142 – 0,047

2 2

H= 0,1185 m

cd' – coeficiente de descarga

O coeficiente de descarga (cd) é bastante utilizado, pois existe uma diferença entre a velocidade real e a velocidade máxima de um fluxo, devido a perda de carga por atritos durante o escoamento. A perda de carga corresponde à parcela de energia mecânica do escoamento que é irreversivelmente convertida em energia térmica por causa do atrito viscoso entre as duas seções. Cada fluido apresenta propriedades próprias. Em uma descarga por envolver escoamentos turbulentos, para que não ocorra danificação da tubulação e outros equipamentos envolvidos são necessários o conhecimento da vazão e do coeficiente de descarga para escolher o bocal mais apropriado.

7,33363054x10-³