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Relatório perda de carga

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Relatorio perda de Carga para UFPE - LEQ
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  1 INTRODUÇÃO Em principio, sabe-se que o transporte de matéria é uma etapa fundamental para que haja a correta distribuição de matéria em todas as etapas de produção, o que se dá na imensa maioria dos processos industriais. Para tanto, utilizam-se alguns equipamentos de transporte, os quais variam de acordo com o que se deseja transportar. De modo geral, para fluidos  –  aqui compreendendo-se gases e líquidos  –  são usadas tubulações feitas de diferentes materiais, tais como aço, ferro fundido, extrudados etc. Já para o transporte de material sólido, geralmente são utilizadas correias transportadoras, helicoides, ou, ainda, tubulações. No experimento ora analisado, um fluido foi transportado por tubulações paralelas, as quais continham trechos acidentais  –  curvas, válvulas, contrações e expansões. Assim sendo, e tendo em mente que o transporte em questão deve ser feito por condutos projetados, é preciso encontrar sua melhor forma de instalação, a fim de se obter a maior eficiência possível, evitando ao máximo eventuais perdas de matéria e energia. Nesse sentido, vê-se que existem dois tipos de condutos: a)   Livres: condutos livres são os abertos, ficando a superfície do fluido exposta à pressão atmosférica. Nesses condutos constata-se que o fluido não ocupa toda a área da secção transversal da tubulação. b)   Forçados: condutos forçados são exatamente o oposto. Trata-se de dutos completamente fechados, sendo a pressão interna maior que a atmosférica. Nesses dutos, os quais são também conhecidos por dutos de pressão, o fluido transportado poderá ocupar toda ou apenas parte da área de secção transversal do duto. Portanto, para que haja o melhor dimensionamento das tubulações possível, deve-se sempre atentar para a questão da perda de energia  –  ou perda de carga -, as quais são, na verdade, perda de energia hidráulica. Tal perda acontece devido à viscosidade do fluido transportado e pelo consequente atrito gerado entre o fluido e as paredes do duto transportador devido à velocidade de escoamento do material. Isso  2 acontece porque as partículas em contato com as paredes adquirem velocidade nula, influindo nas partículas vizinhas, o que acaba resultando na redução gradativa da pressão interna do tubo ao longo do transporte. Desse processo tem-se como principais consequências a perda de pressão global na rede, maior necessidade de energia suplementar com bombeamento para a tubulação de recalque, necessidade de bomba e compressor com maior potência, além de possíveis cavitações. Nesse sentido, importante atentar para a equação de Ergun, a qual cobre uma imensa gama de vazões, e é obtida assumindo-se que as perdas de energia  –  viscosas e cinéticas  –  são aditivas. Assim, quando a variação de densidade do fluido transportado é pequena, e não sendo a perda de carga grande o suficiente para mudar densidade a níveis consideráveis, utiliza-se a equação de Ergun para fluidos compressíveis. (McCABE etal  , 2005) Neste experimento, estudou-se a perda de carga em leitos fixos, com dois recheios distintos: alumina e recheio plástico. Ainda, buscou-se comparar os resultados obtidos com os fornecidos pela equação de Ergun. OBJETIVOS O experimento realizado teve como objetivo principal o estudo da perda de carga em leito fixo para escoamento monofásico de fluidos compressíveis  –  um gás. Ainda, procurou-se, especificamente: . Observar a perda de carga na tubulação através do manômetro; . Calcular a densidade de cada recheio, bem como a porosidade do trecho em cada caso; . Comparar os resultados obtidos pelo experimento com os fornecidos pela equação de Ergun.  3 1.   MATERIAIS E MÉTODOS 1.1.   Materiais Na tabela abaixo, estão descritos todos os materiais utilizados no experimento em questão: Tabela 1- Materiais utilizados na prática de perda de carga Materiais / Equipamentos Quantidade Cilindro de ar 1 Tubo metálico 1 Pérolas de vidro Várias Esferas de alumina Várias Suporte com garra 2 Cronômetro 1 Medidor cúbico 1 Fluxímetro 1 Béquer (250mL) 2 1.2.   Métodos a)   Medida de massa específica Adicionou-se água destilada a uma proveta de 10mL, aferindo-se este volume (Vi). Após, pesou-se, em balança analítica, a quantidade conhecida do recheio (mc). Assim, foi adicionada a já conhecida massa de recheio na proveta contendo agua destilada, esta também com volume conhecido. Foi anotado, então, o novo volume (Vf) na proveta, agora com a massa de recheio adicionada, bem como calculada a sua massa específica.este procedimento foi repetido para o recheio de plástico.  4 b)   Cálculo da perda de carga em leito fixo Um tubo cilíndrico foi preenchido com recheio de granulometria e massa pré-definidas e foi conectado ao sistema. Foi acoplada à saída da tubulação o bolhômetro com um pouco da solução de detergente. Assim, abriu-se a válvula de regulagem do cilindro e ajustou-se a uma pressão de saída, sendo medidas as pressões na entrada e na saída do tubo com recheio, o que se fez para três diferentes vazões. O procedimento foi repetido para o outro tipo de recheio. 2. RESULTADOS E DISCUSSÕES 2.1 Determinação Da Massa Específica Granulometria E Da Porosidade Do Leito 2 1 1 Massa específica Para cálculo da massa específica das esferasdevidro  e da alumina foi utilizado o princípio do picnômetro através da equação abaixo:  =     −    Onde: Mc= massa do recheio utilizada Vi= volume inicial do liquido da proveta Vf= volume final do liquido quando adicionado o recheio Os dados coletados e bem como as pertinentes encontram-se organizados na tabela abaixo. Tabela 2; Tabela 2- MAssa específica dos recheios de esferas de vidro e da alumina Massa (g) Vi (mL) Vf (mL) Massa Específica (g/cm 3 ) Diâmetro da unidade (m) Pérolas de vidro 116.26 170 216 2.53 0.005 Esferas de Alumina 63.34 170 204 1.86 0.007
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