Determinação do coeficiente de descarga

Determinação do coeficiente de descarga

Universidade Federal do Paraná

Setor de Tecnologia – Departamento de Engenharia Mecânica

Coeficiente de Descarga de Reservatórios

Trabalho de graduação apresentado à disciplina de Mecânica dos Fluídos do departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Paraná.

Aluno: Ricardo França Borgo.

Curitiba

2006

1 INTRODUÇÃO

O coeficiente de descarga bastante utilizado, pois existe uma diferença entra a velocidade real e a velocidade máxima de um fluxo, devido a perdas de carga por atritos durante o escoamento.

O principal objetivo deste experimento é verificar o valor teórico e pratico da equação da conservação de massa, e também verificar o coeficiente de descarga em relação ao aumento de fluxo.

2. EXPERIMENTO

Primeiramente foi selecionado o orifício com diâmetro de 14 mm. Foi aberta a válvula de água, e iniciou o processo para encher o recipiente. Regulou-se no medidor de vazão o valor, e aguardamos ate a vazão de entrada ficar igual à de saída, então foi anotado o resultado a que altura aconteceu isso e o valor da vazão. Foram realizadas três medições com vazões diferentes. Repetimos o procedimento descrito com os diâmetros Ø 20, Ø 28 e quadrado de 9x51 com bordas arredondadas.

Figura 1: Esquema do Recipiente de Acrílico

O coeficiente de descarga (Cd) é a razão entre a velocidade máxima (ideal) e a velocidade teórica (real) do fluido, logo se faz necessário relacionar estas velocidades com os valores obtidos de: altura do nível de água no recipiente de acrílico (H), a vazão da água (Q) e a área dos orifícios (A).

Para o cálculo da velocidade máxima, usa-se a Equação de Bernoulli para fluidos perfeitos, onde é desconsiderada a viscosidade do fluído (μ = 0)

Pela Pressão ser a mesma q a atmosférica em todos os pontos:

Para calcular a velocidade 1 utiliza a equação:

A velocidade real calcula por essa formula:

Como o coeficiente de descarga (Cd) é a razão entre a velocidade real (VR) e a velocidade máxima (V1), tem-se finalmente uma expressão para o valor do coeficiente de descarga Cd.

2.1 DADOS COLETADOS

Aceleração da gravidade: g = 9.8 m/s2

Coeficientes da calibração do medidor de vazão: Q = 0,902.Qi + 0,0232

Ø 0,0140

Area = 0,0001539

Qi [L/s]

H [m]

Q [L/s]

Vr [m/s]

V1 [m/s]

Cd

media

0,2900

0,3100

0,2848

1,8504

2,4650

0,7507

0,7588

0,2600

0,2550

0,2577

1,6746

2,2356

0,7491

0,2300

0,1900

0,2307

1,4988

1,9298

0,7767

Ø 0,0200

Area = 0,0003141

Qi [L/s]

H [m]

Q [L/s]

Vr [m/s]

V1 [m/s]

Cd

media

0,5400

0,3500

0,5103

1,6246

2,6192

0,6203

0,6404

0,4300

0,2170

0,4111

1,3087

2,0623

0,6346

0,3800

0,1560

0,3660

1,1651

1,7486

0,6663

Ø 0,0228

Area = 0,0004082

Qi [L/s]

H [m]

Q [L/s]

Vr [m/s]

V1 [m/s]

Cd

media

0,8100

0,2520

0,7538

1,8467

2,2224

0,8309

0,8173

0,7300

0,2200

0,6817

1,6699

2,0765

0,8042

0,6800

0,1860

0,6366

1,5594

1,9093

0,8167

2.2 GRÁFICO OBTIDO PARA O COEFICIENTE DE DESCARGA

3. ConclusÃO

Através destes procedimentos conseguimos verificar na teoria e na prática o resultado da Equação de Bernoulli, revelando que o coeficiente de descarga independe da área de vazão, pois nos meus resultados os valores ficaram bem próximos uns dos outros.

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