F1-22 - BAC014 - 5a Pratica - Perda de Energia em Curvaturas

F1-22 - BAC014 - 5a Pratica - Perda de Energia em Curvaturas

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forem apropriadas. Ao inserir manualmente os dados, o ícone simplesmente salva o conjunto dos dados inseridos em uma planilha, conforme descrito acima.

Exibição de Tabela

Para exibir a tela Table (tabela), clique no ícone View Table da barra de ferramentas principal ou clique em Table a partir do menu suspenso View, conforme mostrado abaixo:

Os dados são exibidos em formato de tabela, semelhante à tela mostrada abaixo:

Manual de Instruções da Armfield

Como os dados são amostrados, eles são armazenados em formato de planilha, atualizados sempre que os dados forem amostrados. A tabela também contém colunas para os valores calculados.

Novas folhas podem ser adicionadas à planilha para execução de dados diferentes, clicando

no ícone da barra de ferramentas principal. As folhas podem ser renomeadas clicando duas vezes sobre o nome da folha, no canto inferior esquerdo da tela, (inicialmente Run 1, Run 2 e etc.) e, em seguida, inserindo o nome desejado.

Para informações mais detalhadas sobre Registro de Dados e sobre como alterar as configurações dentro do software, consulte o Help disponível na barra de ferramentas superior quando estiver operando o software.

Exibição de Gráfico Quando várias amostras tiverem sido registradas, elas poderão ser visualizadas em formato de gráfico.

Para exibir os dados em formato de Gráfico, clique no ícone View Graph da barra de ferramentas principal ou clique em Graph a partir do menu suspenso View, conforme mostrado abaixo:

Os resultados são exibidos em um formato de gráfico, conforme mostrado:

Operação

(O gráfico real apresentado irá depender do produto selecionado e do exercício que está sendo conduzido, dos dados que foram registrados e do(s) parâmetro(s) que foi(foram) selecionado(s)).

Ferramentas para plotagem de gráfico flexíveis e poderosas estão disponíveis no software, permitindo que o usuário tenha escolha total sobre o que é exibido, incluindo eixos y duplos, pontos ou linhas, exibição de dados para diferentes execuções e etc. A formatação e a escala são feitas automaticamente por padrão, mas podem ser alteradas manualmente, se necessário.

Para alterar os dados exibidos no Gráfico, clique em Graph Data a partir do menu suspenso Format, conforme mostrado abaixo:

Os parâmetros disponíveis (série de dados) são exibidos no painel à esquerda, conforme mostrado:

Manual de Instruções da Armfield

Dois eixos estão disponíveis para plotagem, permitindo séries com escalas diferentes a serem apresentadas no mesmo eixo x.

Para selecionar uma série de plotagem, clique na série apropriada no painel à esquerda, de modo que a série seja realçada e, em seguida, clique na seta direcionada para a direita apropriada para mover a série para dentro de uma das janelas do painel do lado direito. Séries múltiplas com a mesma escala podem ser plotadas simultaneamente, movendo-as todas para a mesma janela no painel do lado direito.

Para remover uma série do gráfico, clique na série apropriada no painel do lado direito, de modo que a série seja realçada e, em seguida, clique na seta direcionada para a esquerda apropriada para mover a série para o painel do lado esquerdo.

O Conteúdo do Eixo X é escolhido por padrão para se adequar ao exercício. O conteúdo pode ser alterado, se apropriado, abrindo o menu suspenso na parte superior da janela.

O formato dos gráficos, escala dos eixos e etc., podem ser alterados, se necessário, clicando em Graph no menu suspenso Format, conforme mostrado abaixo:

Para informações mais detalhadas sobre as apresentações, consulte o Help disponível na barra de ferramentas superior quando estiver operando o software.

Especificações do Equipamento

Condições Ambientais

Este equipamento foi projetado para operar nas condições ambientais a seguir. A operação fora dessas condições pode resultar em desempenho reduzido, danos no equipamento ou perigo para o operador.

cTemperatura de 5°C a 40°C;

a. Uso em ambientes internos; b. Altitude até 2000 m; d. Umidade máxima relativa de 80% para temperaturas de até 31°C, com redução linear para 50% da umidade relativa em 40°C; e. Flutuações de tensão da rede de alimentação elétrica de até ±10% da tensão nominal; f. Sobretensões transitórias tipicamente presentes na ALIMENTAÇÃO da rede elétrica;

NOTA: O nível normal de sobretensões transitórias é impulso suportável (sobretensão) de categoria I do IEC 60364-4-443; g. Grau de poluição 2.

Normalmente, somente poluição não condutiva ocorre. Ocasionalmente, condutividade causada por condensação pode ser esperada. Típico de um ambiente de laboratório ou escritório.

Manutenção Periódica

Responsabilidade

Para preservar a vida e obter uma operação eficiente do equipamento, é importante que seja feita uma manutenção adequada no equipamento. A manutenção regular do equipamento é de responsabilidade do usuário final e deve ser realizada por pessoal qualificado que esteja familiarizado com a operação do equipamento.

Geral

Pouca manutenção é exigida, mas é importante drenar toda a água da tubulação quando não estiver em uso. A tomada de ar no coletor superior pode ser utilizada para ejetar toda a água dos tubos do manômetro, abrindo a válvula de purga e, depois, usando a bomba manual, se necessário.

Qualquer tubo de manômetro que não se encher com água, encher-se lentamente ou ficar vazio, indica que a tomada na tubulação ou a conexão na base do tubo de manômetro está bloqueada ou parcialmente obstruída. Desconecte o tubo de conexão flexível entre o conector de tubo e o manômetro. Soprar ar através da tomada geralmente remove qualquer corpo estranho.

Algumas gotas de agente umectante introduzidas nos tubos de manômetros reduzirão o menisco junto à parede do vidro e melhorarão a precisão da medição.

Exercícios de Ensino Laboratorial

Índice para Exercícios Exercício A

Nomenclatura Nome Unidade Símbolo Tipo Definição

Diâmetro do Tubo de Ensaio m d Fornecido Diâmetro interno do tubo de ensaio

Volume Coletado m

V Medido

Aferido a partir da régua na bancada hidráulica

Tempo para Coleta s t Medido

Tempo necessário para coletar o volume conhecido de água na bancada hidráulica.

Temperatura da Água ºC Medido

Temperatura da água em ensaio.

Viscosidade Cinemática

(m/s) v Medido

Aferido a partir da tabela da Viscosidade Cinemática da Água na Pressão Atmosférica

Manômetro m h1 Medido

Valor medido a partir do manômetro apropriado.

Nota: Escala calibrada em m.

Manômetro m h2 Medido

Valor medido a partir do manômetro apropriado.

Nota: Escala calibrada em m.

Taxa de Fluxo por Tempo m3/s

Qt Calculado

Velocidade m/s v Calculado

Velocidade do fluido no duto =

Altura Manométrica m

Calculado

Número de Reynolds Re

Calculado

Volume Coletado Tempo de Coleta

Taxa de Fluxo Área

Manual de Instruções da Armfield

Perda de Carga/Pressão Queda m Calculado

Perda de carga através da conexão

Coeficiente de Perda K Calculado

Ver Teoria

Dados Técnicos

As seguintes dimensões do equipamento são adotadas nos cálculos apropriados. Se necessário, essas válvulas podem ser verificadas como parte do procedimento experimental e substituídas com suas próprias medições.

Diâmetro interno da tubulação d = 0,0183 m Diâmetro interno da tubulação na saída da extensão e entrada de contração = 0,0240 m

Exercício A

Objetivo

Para determinar os fatores de perda do fluxo através de uma faixa dos conectores de tubo, incluindo curvaturas, uma contração, uma extensão e uma válvula de gaveta.

Método

Medição de diferenças de altura em cada um dos números de conexões conectadas em série, através de uma faixa de vazões estáveis.

Equipamento Para completar a demonstração, são necessários alguns equipamentos.

A Bancada Hidráulica F1-10 permite medirmos o fluxo pela coleta de volume por tempo.

O Aparato de Perdas de Energia em Curvaturas e Conexões F1-2.

Um cronômetro para podermos determinar a taxa de fluxo da água (não fornecido).

Abraçadeiras para tubos de conexão de tomada de pressão.

Nível de bolha (não fornecido).

Termômetro (não fornecido).

Teoria

A perda de energia que ocorre em um conector de tubo (chamada de perda secundária) é normalmente expressa em termos de uma perda de carga (h, metros) sob a forma:

onde K = o coeficiente de perda e v = significa a velocidade do fluxo dentro da conexão.

Devido à complexidade do fluxo em muitas conexões, K é geralmente determinado por experimento. Para o experimento de conector de tubo, a perda de carga é calculada a partir de duas leituras manométricas, tomadas antes e depois de cada montagem, e K é então determinado como

Devido à alteração na área de corte transversal do tubo através da extensão e contração, o sistema apresenta uma alteração adicional na pressão estática. Essa alteração pode ser calculada como

Para eliminar os efeitos dessa alteração de área nas perdas de carga medidas, esse valor deve ser adicionado para as leituras da perda de carga para a extensão e a contração.

Manual de Instruções da Armfield

Observe que (h1 – h2 ) será negativo para a extensão e será negativo para a contração.

Para o experimento de válvula de gaveta, a diferença de pressão antes e depois do registro de gaveta é medida diretamente utilizando um indicador de pressão. Isso pode, então, ser convertido para uma perda de carga equivalente, utilizando a equação

1 bar = 10,2 m de água

O coeficiente de perda pode, então, ser calculado como descrito acima para a válvula de gaveta.

O número de Reynolds é um número adimensional utilizado para comparar as características de fluxo. Uma investigação completa de número de Reynolds e a variação de fluxo típica à medida que muda podem ser encontradas no experimento F1-20 (O Aparato de Reynolds) ou em um material didático sobre fluidos disponível.

Montagem do Equipamento

Monte o aparato de perdas na bancada hidráulica de modo que sua base esteja na horizontal (isso é necessário para medições de altura exata a partir dos manômetros). Conecte a entrada do equipamento de ensaio na fonte de alimentação de fluxo da bancada, posicione o tubo de extensão de saída no tanque volumétrico e fixe-o no lugar.

Abra a válvula da bancada, a válvula de gaveta e a válvula de controle de fluxo e ligue a bomba para encher o equipamento de ensaio com água. Para purgar o ar dos pontos de tomada de pressão e dos manômetros, feche a válvula da bancada e a válvula de controle de fluxo do equipamento de ensaio, abra o parafuso de purga de ar e remova a tampa da válvula de ar adjacente. Conecte uma extensão de tubagem de diâmetro pequeno a partir da válvula de ar até o tanque volumétrico. Agora, abra a válvula da bancada e permita a vazão pelos manômetros para purgar todo o ar contido neles; em seguida, aperte o parafuso de purga de ar e abra parcialmente a válvula da bancada e a válvula de controle de fluxo do equipamento de ensaio. Em seguida, abra um pouco o parafuso de purga de ar para permitir a entrada de ar no topo dos manômetros, reaperte o parafuso quando os níveis do manômetro atingirem uma altura adequada.

Verifique se todos os níveis do manômetro estão em escala na taxa de fluxo do volume máxima necessária (aproximadamente 17 litros/minuto). Esses níveis podem ser ajustados posteriormente com uso do parafuso de purga de ar e pela bomba manual fornecida. O parafuso de purga de ar controla o fluxo de ar pela válvula de ar, portanto, quando a bomba manual for utilizada, o parafuso de purga deve estar aberto. Para reter a pressão da bomba manual no sistema, o parafuso deve ser fechado após o bombeamento.

Resultados

Não é possível fazer medições em todas as conexões simultaneamente e, portanto, é necessário executar dois testes separados.

O Teste 1 mede as perdas em todos os conectores de tubo, exceto na válvula de gaveta, a qual deverá ser mantida totalmente aberta. Ajuste o fluxo a partir da válvula de controle da bancada e, a uma dada taxa de fluxo, faça as leituras de altura a partir de todos os manômetros, depois que todos os níveis estiverem estabilizados. Para determinar a taxa de fluxo do volume, você deve realizar uma coleta de volume por tempo, utilizando o tanque volumétrico. Isso é alcançado fechando a válvula de esfera e medindo (com um cronômetro) o tempo necessário para acumular um volume conhecido de fluido no tanque, o qual é lido a partir do visor de vidro. Você deverá coletar fluido pelo menos durante um minuto para minimizar erros de temporização.

Exercício A

Repita esse procedimento para obter um total de no mínimo cinco conjuntos de medições sobre uma faixa de fluxo de aproximadamente de 8 a 17 litros por minuto. Meça a temperatura da água do fluxo de saída na menor taxa de fluxo; isso juntamente com a tabela detalhando a Viscosidade Cinemática da Água na Pressão Atmosférica é utilizado para determinar o número de Reynolds.

O Teste 2 mede as perdas apenas na válvula de gaveta. Prenda os tubos de conexão com as braçadeiras nas tomadas de pressão da curvatura da mitra (para evitar que o ar a seja arrastado para dentro do sistema). Comece com a válvula de gaveta fechada e abra totalmente tanto a válvula da bancada e como a válvula de controle de fluxo do equipamento de ensaio. Agora, abra a válvula de gaveta em aproximadamente 50% de uma volta (depois de tomar qualquer reação) Para cada uma das pelo menos 5 taxas de fluxos, meça a queda de pressão através da válvula a partir do indicador de pressão; ajuste a taxa de fluxo com o uso da válvula de controle de fluxo do equipamento de ensaio. Uma vez que as medições tenham sido iniciadas, não ajuste a válvula de gaveta. Determine a taxa de fluxo do volume pela coleta por tempo.

Repita esse procedimento para a válvula de gaveta aberta em aproximadamente 70% de uma volta e, depois, em aproximadamente 80% de uma volta.

CONEXÃO Manômetro h1 m

Manômetro h2 m

Perda de Carga h1-h m

Vol

V m3/s

Tempo

Taxa de Fluxo

Qt m3/s

Velocidade

V m/s v2 /2g

MITRA
COTOVELO
CURVATURA CURTA
EXTENSÃO
CONTRAÇÃO
VÁLVULA DE GAVETA Leitura do Medidor =

Conclusão

Para o Teste 1, plotar gráficos da perda de carga ( ) contra altura manométrica, e K contra taxa de fluxo do volume Qt .

Para o Teste 2, plotar gráficos de perda de carga equivalente () contra altura

manométrica, e K contra Qt .

Comente sobre quaisquer relações observadas. O que é a dependência das perdas de carga em todos os conectores de tubo em velocidade?

Examinando o número de Reynolds obtido, são fluxos laminares ou turbulentos? Justifica-se tratar o coeficiente de perda como constante para um dado conector?

No Teste 2, como o coeficiente de perda de uma válvula de gaveta varia com o grau de abertura da válvula?

Manual de Instruções da Armfield

Viscosidade Cinemática da Água na Pressão Atmosférica

Temperatura Viscosidade Cinemática

Temperatura Viscosidade Cinemática

Ou seja: A 20°C a viscosidade cinemática da água é 1,002 x 10-6m2/s.

Detalhes de Contato para Informações Adicionais

Matriz: Armfield Limited

Bridge House West Street Ringwood Hampshire England BH24 1DY

Email: sales@armfield.co.uk
support@armfield.co.uk

Escritório EUA: Armfield Inc.

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