Cálculos - Fenômenos de Transporte (1)

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MANOMETRIA
		Serão realizados ensaios de medição de pressão (com vazões diferentes) em pontos da tubulação na bancada. Dados: água 1000 kg/m³, ar 1,39 kg/m³, patm = 101,3 kPa.																Somente para efeito de Cálculo
									Vazões	Alturas (mm) de água e ar 				Alturas (mm) de água e ar 				PZ01	PZ02	ΔP1,2 (kPa)
										Piezômetro 1				Piezômetro 2
		VAZÕES	Altura água (mm)		Pressão efetiva (P.a)	Pressão absoluta (P.a)				Água		Ar		Água		Ar
			incial	final						Inicial	Final	Inicial	Final	Inicial	Final	Inicial	Final
		1	490	760	2648.70	103649			1	430	840	970	560	430	695	970	705	4.027	2.603	1.424
		2	760	1035	2697.75	103698			2	840	980	560	420	695	775	705	625	1.375	0.786	0.589
		3	1035	1340	2992.05	103992			3	980	1010	420	390	775	810	625	590	0.295	0.344	-0.049
									4	1010	1185	390	215	810	920	590	480	1.719	1.080	0.638
									5	1185	1365	215	35	920	1200	480	200	1.768	2.750	-0.982
VAZÃO
		1º EXPERIMENTO								2º EXPERIMENTO
																					P2	-	P1	m.c.a
										ENSAIOS	P1(m.c.a)	P2(m.c.a)	H(mm)	ΔT(s)	Q (Tub. Vent.)(L/s)	Q(Direta)(L/s)		1			0.56	-	1.08	-0.52
										1	1.08	0.56	30	8	0.2636	0.338		2			0.50	-	1.14	-0.64
										2	1.14	0.50	34	10	0.2924	0.306		3			0.49	-	1.20	-0.717		1	V1=	0.0000785	* Raiz		2		*	-5099.32			=	-10198.64		1.0378
										3	1.204	0.49	42	13	0.3095	0.291		4			0.43	-	1.27	-0.844							1000		0.00000000616		-	0.00000006452		-0.0000584
										4	1.273	0.43	49.5	15	0.3358	0.297		5			0.41	-	1.35	-0.945		2	V1=	0.0000785	* Raiz		2		*	-6276.09			=	-12552.18		1.1513
										5	1.35	0.41	55	18	0.3553	0.275															1000		0.00000000616		-	0.00000006452		-0.0000584
		ENSAIO	VAZÃO DIRETA			VAZÃO HIDRÔMETRO																				3	V1=	0.0000785	* Raiz		2		*	-7031.18			=	-14062.36		1.2186
			ΔT1	H(mm) 	Q(D)(L/s)	ΔT2	Vol.(H)(m3)	Q(H)(L/s)		D1 = 18mm; D2 = 10 mm (medidas dos diâmetros do tubo Venturi)																					1000		0.00000000616		-	0.00000006452		-0.0000584
		1	10	30	0.27	10	0.003	0.30																		4	V1=	0.0000785	* Raiz		2		*	-8276.59			=	-16553.18		1.3221
		2	14	42	0.27	14	0.004	0.29										1	10.33	101.3			-5099.32								1000		0.00000000616		-	0.00000006452		-0.0000584
		3	17	98	0.52	17	0.01	0.59											-0.52	x						5	V1=	0.0000785	* Raiz		2		*	-9267.04			=	-18534.08		1.3990
		4	19	144	0.68	19	0.014	0.74										2	10.33	101.3			-6276.09								1000		0.00000000616		-	0.00000006452		-0.0000584
		5	23	180	0.70	23	0.06	2.61											-0.64	x
																		3	10.33	101.3			-7031.18
		Apenas colocar os resultados na Tabela																	-0.72	x
																		4	10.33	101.3			-8276.59			1	Q venturi		V1		*	A1			=
		Passar H para metros																	-0.84	x									1.0378		*	0.000254				m³/s p L/s = *1000
																		5	10.33	101.3			-9267.04						0.000264				x10-4 m³/s			0.2636	L/s
		Diferença por ser manual feito o ensaio do hidrometro																	-0.95	x						2	Q venturi		V1		*	A1			=
																													1.1513		*	0.000254				m³/s p L/s = *1000
		Cálculo da Vazão Direta																											0.000292				x10-4 m³/s			0.2924	L/s
											Y(m)	X(m)	H(mm)	ΔT(s)	Q(Direta)(L/s)											3	Q venturi		V1		*	A1			=
											0.45	0.20	30	8	0.338														1.2186		*	0.000254				m³/s p L/s = *1000
											0.45	0.20	34	10	0.306														0.000310				x10-4 m³/s			0.3095	L/s
											0.45	0.20	42	13	0.291											4	Q venturi		V1		*	A1			=
											0.45	0.20	50	15	0.297														1.3221		*	0.000254				m³/s p L/s = *1000
		Cálculo da Vazão Hidrômetro									0.45	0.20	55	18	0.275														0.000336				x10-4 m³/s			0.3358	L/s
																										5	Q venturi		V1		*	A1			=
																													1.3990		*	0.000254				m³/s p L/s = *1000
																													0.000355				x10-4 m³/s			0.3553	L/s
PLACA DE ORIFICIO
		Placa de Orifício											1			12mm 
18mm	0.667	mm
		Determinar a vazão através do método direto e pelo método da placa de orifício.
		Fundamentação teórica baseada em: Vazão direta e vazão pela placa de orifício.
		Dado: diâmetro da tubulação d = 18 mm, diâmetro do orifício dO = 12 mm; ν = 10-6 m²/s; ρ = 1000 kg/m³.											2			π . (0,667)² . (0,018)²
4		1.132	m²
		DADOS EXPERIMENTAIS
		Ensaios	Piezômetros		Altura do reservatório	ΔT(s)	Cf	Re	m (kg/s)	Q (L/s)	Q (L/s)
			h1 (m.c.a)	h2 (m.c.a)	h (m)					Reserv.	Placa		3									Exemplo - Ensaio 01
		1	0.920	0.695	0.025	10	0.76	15840	0.178	0.178	0.225
		2	1.015	0.685	0.055	12	0.69	29160	0.195	0.195	0.413
		3	1.245	0.670	0.069	15	0.69	29340	0.258	0.258	0.414
		4	1.340	0.650	0.070	17	0.69	26280	0.282	0.282	0.371
		5	1.395	0.584	0.096	21	0.69	29160	0.306	0.306	0.411
														ENSAIO	Y(m)	X(m)	H(mm)	ΔT(s)	Q(Direta)(L/s)		Transformar m³/s por L/s)	Exemplo - Ensaio 02
	6				Ensaio 01	Cf = 0,593 . 0,4 . (0,667)4 + (1,5 √ (0,667) + 12 . (0,667)4
√ 15840					0.76			1	0.45	0.20	0.025	10	0.000225	m³/s	0.225
														2	0.45	0.20	0.055	12	0.000413	m³/s	0.413
														3	0.45	0.20	0.069	15	0.000414	m³/s	0.414
					Ensaio 02	Cf = 0,593 . 0,4 . (0,667)4 + (1,5 √ (0,667) + 12 . (0,667)4
√ 29160					0.69			4	0.45	0.20	0.070	17	0.000371	m³/s	0.371
														5	0.45	0.20	0.096	21	0.000411	m³/s	0.411
					Ensaio 03	Cf = 0,593 . 0,4 . (0,667)4 + (1,5 √ (0,667) + 12 . (0,667)4
√ 29340					0.69		4					Vel =	4 . (2,25.10-4 m³/s)		Vel = 0,88m/s		Ensaio 01
																			π . (0,018)²
																		Vel =	4 . (4,13.10-4 m³/s)		Vel = 1,62m/s		Ensaio 02
					Ensaio 04	Cf = 0,593 . 0,4 . (0,667)4 + (1,5 √ (0,667) + 12 . (0,667)4
√ 26280					0.69								π . (0,018)²
																		Vel =	4 . (4,14.10-4 m³/s)		Vel = 1,63m/s		Ensaio 03
																			π . (0,018)²
					Ensaio 05	Cf = 0,593 . 0,4 . (0,667)4 + (1,5 √ (0,667) + 12 . (0,667)4
√ 29160					0.69							Vel =	4 . (3,71.10-4 m³/s)		Vel = 1,46m/s		Ensaio 04
																			π . (0,018)²
																		Vel =	4 . (4,11.10-4 m³/s)		Vel = 1,62m/s		Ensaio 05
																			π . (0,018)²
	7	Piezômetros			ENSAIO 01
		h1 (m.c.a)	h2 (m.c.a)										5			0,88m/s . (0,018)		15840		Ensaio 01
		0.920	0.695	0.225	ENSAIO 02	10.33	10000	ENSAIO 04		10.33	10000					10-6 m²/s
		1.015	0.685	0.330		0.330	X			0.690	X			viscosidade passa de -6 para +6 coeficiente
		1.245	0.670	0.575		319.46				667.96						1,62m/s . (0,018)		29160		Ensaio 02
		1.340	0.650	0.690	ENSAIO 03	10.33	10000	ENSAIO 05		10.33	10000					10-6 m²/s
		1.395	0.584	0.811		0.575	X			0.811	X			viscosidade passa de -6 para +6 coeficiente
						556.63				785.09						1,63m/s . (0,018)		29340		Ensaio 03
																10-6 m²/s
				Ensaio 01	m = (0,76) . (1,13.10-4 m²) . 1 . √ 2 . 9,81 . 1000 . 217,81					0.178	 kg/s			viscosidade passa de -6 para +6 coeficiente
																1,46m/s . (0,018)		26280		Ensaio 04
				Ensaio 02	m = (0,69) . (1,13.10-4 m²) . 1 . √ 2 . 9,81 . 1000 . 319,46					0.195	 kg/s					10-6 m²/s
														viscosidade passa de -6 para +6 coeficiente
				Ensaio 03	m = (0,69) . (1,13.10-4 m²) . 1 . √ 2 . 9,81 . 1000 . 556,63					0.258	 kg/s					1,62m/s . (0,018)		29160		Ensaio 05
																10-6 m²/s
				Ensaio 04	m = (0,69) . (1,13.10-4 m²) . 1 . √ 2 . 9,81 . 1000 . 667,96					0.282	 kg/s			viscosidade passa de -6 para +6 coeficiente
				Ensaio 05	m = (0,69) . (1,13.10-4 m²) . 1 . √ 2 . 9,81 . 1000 . 785,09					0.306	 kg/s
	8			0,178
1000	0.000178	m³/s	*1000 =	0.178	L/s
				0,195
1000	0.000195	m³/s	*1000 =	0.195	L/s
				0,258
1000	0.000258	m³/s	*1000 =	0.258	L/s
				0,282
1000	0.000282	m³/s	*1000 =	0.282	L/s
				0,306
1000	0.000306	m³/s	*1000 =	0.306	L/s
PERDA DE CARGA -1 EXPERIMENTO
		1ª Atividade											3
		Determinação do comprimento de uma tubulação de P.V.C com base nas pressões de escoamento e a determinação da perda de carga para diferentes tubulações com a utilização da fórmula universal.
														Ensaio		Q(Direta) m³s	=	π . (0,018)²	Resultado m/s
		Dado: Para o coeficiente de perda de Hazen Williams (C) utilize C = 140, diâmetro da tubulação18 mm, fator de atrito f = 0,015.												1	4	0.000180	0.0007	0.00101736	0.7077
		Fundamentação teórica baseada em: Vazão, perda de carga e fator de atrito.												2	4	0.000354	0.0014	0.00101736	1.3902
														3	4	0.000501	0.0020	0.00101736	1.9683
		DADOS EXPERIMENTAIS												4	4	0.000500	0.0020	0.00101736	1.9659
		Ensaios	Piezômetros		Altura do reservatório	ΔT(s)	Comprimento	Perda de carga
			h1 (m.c.a)	h2 (m.c.a)	h (m)		L (cm)	ht (m)					4	0.015	0.355	0.5009	0.178	0.35316	0.00756	7,56 .10-3
		1	0.660	0.645	0.020	10	35.5	0.00756						0.015	0.339	1.9325	0.655	0.35316	0.02781	27,81 .10-3
		2	0.720	0.670	0.055	14	33.9	0.02781						0.015	0.802	3.8743	3.106	0.35316	0.13194	131,94.10-3
		3	0.975	0.750	0.089	16	80.2	0.13194						0.015	0.393	3.8647	1.520	0.35316	0.06458	64,58 .10-3
		4	1.140	1.030	0.100	18	39.3	0.06458						f	L	V²	=		h (m)
	1								Piezômetros
		ENSAIO	Y(m)	X(m)	H(mm)	ΔT(s)	Q(Direta) m³s		h1 (m.c.a)	h2 (m.c.a)	h1 - h2
		1	0.45	0.20	0.020	10	0.000180		0.660	0.645	0.015
		2	0.45	0.20	0.055	14	0.000354		0.720	0.670	0.050
		3	0.45	0.20	0.089	16	0.000501		0.975	0.750	0.225
		4	0.45	0.20	0.100	18	0.000500		1.140	1.030	0.110
	2
		Ensaio		Cálculo				L = m p/ cm
		1	0.015	0.00000044628		0.355		35.5
				0.0000012566
		2	0.050	0.00000148759		0.339		33.9
				0.00000439135
		3	0.225	0.00000669417		0.802		80.2
				0.00000834913
		4	0.110	0.00000327270		0.393		39.3
				0.00000831833
PERDA DE CARGA - 2 EXPERIMENTO
		2ª Atividade																							3
		DADOS EXPERIMENTAIS PARA A CURVA 90°															2
		Ensaios	Piezômetros		Altura do reservatório	ΔT(s)	Coeficiente de perda de carga K(curva)
			h1 (m.c.a)	h2 (m.c.a)	h (m)				1	ENSAIO	Y(m)	X(m)	H(mm)	ΔT(s)	Q(Direta) m³s			Ensaio		Q(Direta) m³s	=	π . (0,018)²	Resultado m/s			Ensaio	h1 (m.c.a)	h2 (m.c.a)		V²			K
		1	0.745	0.710	0.030	8	0.39			1	0.45	0.20	0.030	8	0.000338			1	4	0.000338	0.0014	0.00101736	1.327			1	0.745	0.710	0.035	1.761	19.62	0.090	0.39
		2	1.100	0.725	0.037	11	5.19			2	0.45	0.20	0.037	11	0.000303			2	4	0.000303	0.0012	0.00101736	1.190			2	1.100	0.725	0.375	1.417	19.62	0.072	5.19
		3	1.270	0.790	0.044	14	7.61			3	0.45	0.20	0.044	14	0.000283			3	4	0.000283	0.0011	0.00101736	1.112			3	1.270	0.790	0.480	1.237	19.62	0.063	7.61
		4	1.100	0.980	0.055	18	2.01			4	0.45	0.20	0.055	18	0.000275			4	4	0.000275	0.0011	0.00101736	1.081			4	1.100	0.980	0.120	1.169	19.62	0.060	2.01
		DADOS EXPERIMENTAIS PARA O COTOVELO 90°
		Ensaios	Piezômetros		Altura do reservatório	ΔT(s)	Coeficiente de perda de carga K(cotovelo)										2								3
			h2 (m.c.a)	h3 (m.c.a)	h (m)
		1	0.710	0.680	0.030	8	0.33
		2	0.725	0.655	0.037	11	0.97		1	ENSAIO	Y(m)	X(m)	H(mm)	ΔT(s)	Q(Direta) m³s			Ensaio		Q(Direta) m³s	=	π . (0,018)²	Resultado m/s			Ensaio	h1 (m.c.a)	h2 (m.c.a)		V²			K
		3	0.790	0.640	0.044	14	2.38			1	0.45	0.20	0.030	8	0.000338			1	4	0.000338	0.0014	0.00101736	1.327			1	0.710	0.680	0.030	1.761	19.62	0.090	0.33
		4	0.980	0.610	0.055	18	6.21			2	0.45	0.20	0.037	11	0.000303			2	4	0.000303	0.0012	0.00101736	1.190			2	0.725	0.655	0.070	1.417	19.62	0.072	0.97
										3	0.45	0.20	0.044	14	0.000283			3	4	0.000283	0.0011	0.00101736	1.112			3	0.790	0.640	0.150	1.237	19.62	0.063	2.38
										4	0.45	0.20	0.055	18	0.000275			4	4	0.000275	0.0011	0.00101736	1.081			4	0.980	0.610	0.370	1.169	19.62	0.060	6.21
Cálculo da vazão direta 
 
X = 200 mm; Y = 450 mm (medidas do reservatóri o)