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Relatório 5 de LAB 1 - Perda de Carga Em Acidentes

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Perda de Carga Em Acidentes
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  PRÁTICA 5: PERDA DE CARGA EM ACIDENTES Beatriz Cristine Reis Collins 1 , Drielle Nayara Nunes Soares 2  e Juliana Silva Mendes 3123 Universidade Federal do MaranhãoCentro de Cin!ias #atas e $e!nolo%iaCoordena&ão de n%enharia 'u()i!a*a+oratrio de n%enharia 'u()i!a -.ro/00 Dr0 *a)ia uni%a *inan )ail 4ara !ontato5 dri6nayara7hot)ail0!o)R SUM8 9 : e#4erin!ia teve o o+;etivo de avaliar a 4erda de !ar%a nos a!identes de u)a tu+ula&ão, sendo esses ;oelhos, u)a !urva, duas e#4ans<es e u)a redu&ão0 :ssi), 4ara !ada a!idente )ediuse a altura da !oluna de =%ua e) 4ontos estrat>%i!os a di/erentes vaz<es0 : 4erda de !ar%a e os !oe/i!ientes de 4erda lo!alizada tivera) seus !o)4orta)entos dis!utidos neste relatrio0 8s !oe/i!ientes de 4erda lo!alizada en!ontrados e#4eri)ental)ente /ora) !o)4arados !o) os teri!os e o erro a+soluto asso!iado varia de 13? a 1@A?0 :trav>s desse estudo, veri/i!ouse ue a redu&ão 4resente na tu+ula&ão o!orreu de /or)a +rus!a, +e) !o)oa se%unda e#4ansão, )as a 4ri)eira e#4ansão deuse de /or)a %radual0.alavras 9 !haves5 Coe/i!iente de 4erda de !ar%a .erda de !ar%a lo!alizada 'ueda de .ressão Fator de :trito0 1.INTRODUÇÃO E ESTADO DA ARTE 8 /luido de u) siste)a de tu+ula&ão t(4i!o 4assa atrav>s de diversas !one#<es, v=lvulas, !urvas, !otovelos, ts, entradas, sa(das, e#tens<es e redu&<es, al>) dos tu+os0 sses !o)4onentes interro)4e) o es!oa)ento suave do /luido e !ausa) 4erdas adi!ionais devido se4ara&ão do es!oa)ento e  )istura ue eles induze)0 ) u) siste)a t(4i!o !o) tu+os lon%os, essas 4erdas são )enores se !o)4aradas  4erda total de !ar%a dos tu+os E4erda de !ar%a distri+u(da e são !ha)adas de 4erdas )enores ou 4erdas de !ar%a lo!alizadas0 )+ora e) %eral isso se;a verdadeiro, e) al%uns !asos as 4erdas )enores 4ode) ser )aiores do ue as %randes 4erdas0 sse > o !aso, 4or e#e)4lo, nos siste)as !o) v=rias !urvas e v=lvulas e) u)a distGn!ia !urta, !o)o ilustrado na Fi%ura 10 : 4erda de !ar%a introduzida 4or u)a v=lvula!o)4leta)ente a+erta, 4or e#e)4lo, 4ode ser des4rez(vel0 Mas u)a v=lvula 4ar!ial)ente /e!hada 4ode !ausar a )aior 4erda de !ar%a no siste)a, !o)o dei#a !laro a ueda da vazão0 8es!oa)ento atrav>s de v=lvulas e !one#<es > )uito !o)4le#o, e u)a an=lise teri!a e) %eral não > 4laus(vel0 :ssi), as 4erdas )enores são deter)inadas e#4eri)ental)ente, e) %eral  4elos /a+ri!antes dos !o)4onentes EH NI * e C-MB:*:, 21201  Fi%ura 1 9 Siste)a de tu+ula&ão !o) !urvas e v=lvulas0 8 !onhe!i)ento da 4erda de !ar%a o!asionada nas se&<es retas e nos a!identes ue !o)4<e) o siste)a de tu+ula&<es > /unda)ental 4ara o di)ensiona)ento de +o)+as, 4or e#e)4lo, ;= ue estas /orne!e) a ener%ia ne!ess=ria 4ara ue a!onte&a o es!oa)ento do /luido0 .arG)etros !o)o /ator de atrito e !oe/i!iente de 4erda de !ar%a lo!alizada au#ilia) na deter)ina&ão da 4otn!ia de +o)+a ue dever= ser utilizada0 Diante da i)4ortGn!ia deste estudo, o e#4eri)ento realizado te) !o)o o+;etivo a o+serva&ão do /enK)eno da 4erda de !ar%a durante o es!oa)ento de u) /luido, !o)o ta)+>)a realiza&ão de )edi&<es de 4erda de !ar%a lo!alizada e distri+u(da no siste)a de  +o)+ea)ento e#4eri)ental, o+ten&ão de !oe/i!ientes de 4erda lo!alizada 4ara os a!identes ue !onsta) no siste)a 4ara !o)4arar !o) valores en!ontrados na literatura e !onse!u&ão de valores de ueda de 4ressão e) se&<es de =rea !onstante do siste)a 4ara ta)+>) !o)4arar !o) valores teri!os0 2.EQUAÇÕES :s 4erdas )enores e) %eral são e#4ressas e) ter)os do !oe/i!iente de 4erda L  *  Eta)+>) !ha)ado de !oe/i!iente de resistn!ia de/inido 4ela ua&ão 10 F2ME 2  g V h K   L L  =  E18nde h  L  > a 4erda de !ar%a irrevers(vel adi!ional no siste)a de tu+ula&ão !ausada  4ela inser&ão do a!essrio, e se%undo a ua&ão 2 > de/inida 4or5  g  P h  L  ρ  ∆=  E2'uando o diG)etro de entrada > i%ual ao diG)etro de sa(da e) u)a tu+ula&ão, o !oe/i!iente de 4erda de u)a !o)4onente ta)+>) 4ode ser deter)inado 4ela )edi&ão da  4erda de 4ressão atrav>s da !o)4onente e 4ela sua divisão 4ela 4ressão dinG)i!a0 'uando o !oe/i!iente de 4erda de u) a!idente > dis4on(vel, a 4erda de !ar%a dauele a!idente > deter)inada 4ela ua&ão 302   g V  K h  L L 2 2 =  E38 !oe/i!iente de 4erda, e) %eral, de4ende da %eo)etria da !o)4onente e do n)ero de Reynolds, assi) !o)o o /ator de atrito0 ntretanto, ele e) %eral > !onsiderado inde4endente do n)ero de Reynolds0 ssa > u)a a4ro#i)a&ão razo=vel, u)a vez ue a )aioria dos Oes!oa)entos na 4r=ti!a te) n)eros de Reynolds %randes e os !oe/i!ientes de  4erda Ein!luindo o /ator de atrito tende) a ser inde4endentes do n)ero de Reynolds no !asode n)eros de Reynolds %randes EH NI * e C-MB:*:, 2120:s 4erdas )enores ta)+>) são e#4ressas e) ter)os do !o)4ri)ento euivalente de/inido 4ela ua&ão O0  Lequivequiv L L  K  f   D L g V  D L f   g V  K h  =→== 22 22  EO8nde ƒ  > o /ator de atrito e  D  > o diG)etro do tu+o ue !ont>) o a!idente0 : 4erda de!ar%a !ausada 4elo a!essrio > euivalente  4erda de !ar%a !ausada 4or u)a se&ão do tu+o !u;o !o)4ri)ento se;a  L equiv 0 :ssi), a !ontri+ui&ão de u)a !o)4onente 4ara a 4erda de !ar%a  4ode ser !al!ulada si)4les)ente 4ela adi&ão de  L equiv  ao !o)4ri)ento total do tu+o0De4ois ue todos os !oe/i!ientes de 4erda estão dis4on(veis, a 4erda total de !ar%a deu) siste)a de tu+os > deter)inada 4ela ua&ão P0  g V  K  g V  D L f  hhh  j j Liiii pequeno L grande L total  L 22 2,2,,,  Σ+∑=+=  EP8nde i  re4resenta !ada se&ão do tu+o !o) diG)etro !onstante e  j  re4resenta !ada !o)4onente ue !ausa u)a 4erda )enor0 Se todo o siste)a de tu+ula&ão analisado te) u) diG)etro !onstante, a ua&ão P se reduz a ua&ão Q0  g V  K  D L f  h  Ltotal  L 2 2,       Σ+=  EQ8s siste)as de tu+ula&<es !o) /reun!ia envolve) se&<es de e#4ansão ou !ontra&ão re4entinas ou %raduais 4ara a!o)odar varia&<es nas vaz<es ou nas 4ro4riedades !o)o densidade e velo!idade0 :s 4erdas e) %eral são )uito )aiores no !aso de e#4ansão e !ontra&ão re4entina 4or !ausa da se4ara&ão do /luido0 8 !oe/i!iente de 4erda no !aso de e#4ansão re4entina > a4ro#i)ado 4ela ua&ão @0 2 1       −=  garnde pequena L  A A K   α   E@3  8nde  A  pequena  e  A  grande  são as =reas de se&ão transversal dos tu+os 4euenos e %randes, res4e!tiva)ente0 8+serve ue  K   L  uando não h= varia&ão de =rea E  A  pequena  = A  grande  e L  *  α  uando u) tu+o des!arre%a e) u) reservatrio E  A  pequena     A  grande 0 8 /ator de !orre&ão da ener%ia !in>ti!a > α 2 4ara es!oa)ento la)inar !o)4leta)ente desenvolvido e α 1,P 4ara es!oa)ento tur+ulento !o)4leta)ente desenvolvido0 Não e#iste tal rela&ão 4ara u)a !ontra&ão re4entina e os valores de  K   L   nesse !aso são en!ontrados na literatura EH NI * e C-MB:*:, 2120:s 4erdas devidas  e#4ansão e !ontra&ão 4ode) ser si%ni/i!ativa)ente reduzidas  4ela instala&ão de )odi/i!adores de =rea %raduais !Kni!os E+o!ais e di/usores entre os tu+os  4euenos e %randes0 8s valores de  K   L  dos !asos re4resentativos de e#4ansão e !ontra&ão %radual são ta)+>) /orne!idos na literatura0 8+serve ue nos !=l!ulos de 4erda de !ar%a, a velo!idade no tu+o 4eueno deve ser usada !o)o velo!idade de re/ern!ia0 3.METODOLOGIA De a!ordo !o) o roteiro e#4eri)ental !edido 4elo 4ro/essor Tendell de *a Salles E2@, o e#4eri)ento !onsiste de u) siste)a de tu+os, +o)+a e )edidor de vazão ue  4er)ite o es!oa)ento de =%ua atrav>s de diversos a!identes na tu+ula&ão0: vazão > )edida atrav>s de u) rotG)etro e o es!oa)ento > %arantido 4or u)a  +o)+a !entr(/u%a !o) re!i!lo no reservatrio0 :s 4ress<es são )edidas atrav>s de u) )ulti)anK)etro de !olunas de l(uido0 :s tu+ula&<es E.C te) )edidas 4adronizadas de 2)), 2P )) e 32 ))0 8s a!identes 4resentes no siste)a são os se%uintes5  Joelho de 2 )) E:  Joelho de 2P )) EB  Joelho de 32 )) EC  #4ansão de 2 )) 4ara 2P )) ED  #4ansão de 2P )) 4ara 32 )) E   Redu&ão de 32 )) 4ara 2 )) EF  Curva de AV de 2P )) EI0Re%istrouse 4ara !ada vazão e)4re%ada E2, O, P, Q e @ *h, as 4ress<es o+servadas ao lon%o do siste)a de +o)+ea)ento E!) W 2 80 : Fi%ura 2 a se%uir )ostra o siste)a e#4eri)ental utilizado0O
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