Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f

7/25/2019 Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f

1/40

PERDAS DE CARGAS EM

ESCOAMENTOS

Fenmenos de Transporte

Prof. Dr. Salmo Moreira Sidel


2/40

Estrutura slida destinada ao transporte de fluidos.

So classificados com relao ao comportamento do

fluido em seu interior:

Condutos livres: Quando o fluido estiver sob pressoatmosfrica (apresenta superfcie livre)

Condutos forados: Quando o fluido estiver totalmente emcontato com as paredes do conduto e!ercendo pressosobre ele.

CONDUTOS HIDRULICOS


3/40

Condutos Livres

canais abertos cursos d"#$ua naturais coletores de es$oto

redes de #$uas pluviais.

CONDUTOS HIDRULICOS

Condutos Forados:

condutos de barra$emde $erao de ener$iaeltrica

condutos de adutoras tubula%es industriais instala%es prediais de

#$ua tubula%es de suco e

recal&ue de bombas.


4/40

oNmero de Reynolds

REGIME DE ESCOAMENTO

oClassificao '*

+e , -: escoamento laminar/ - 0 +e 0 1: re$io de transio/ +e 2 1: escoamento turbulento.

3 #$ua em condutos circulares.

DvDv==+e


5/40

Sempre &ue um l&uido escoa no interior de um tubode um ponto para outro/ 4aver# uma certa perda de

ener$ia denominada perda de presso ou perda decar$a

Esta perda de ener$ia devida ao atrito com as

paredes do tubo e devida 5 viscosidade do l&uido emescoamento.

PERDAS DE CARGAS


6/40

6erda de car$a distribuda ou contnua ( ): ocorre ao lon$ode tubos retos/ de seo constante/ devido ao atrito das prprias

partculas do fluido.

6erda de car$a local ou sin$ular ( ): ocorre devido 5 a%espontuais em trec4os curtos da tubulao/ como por e!emplos/devido 5 mudana de direo/ alar$amento bruscos/ v#lvulas/obstru%es parciais/ peas ou cone!%es

PERDAS DE CARGASoClassificao das perdas de cargas

fh

sh

+= sfp hhH n/7


7/40

PERDAS DE CARGAS


8/40

PERDAS DE CARGAS


9/40

RUGOSIDADE

8s condutos apresentam aspere9as (ru$osidade) nas paredesinternas &ue influem na perda de car$a dos escoamentos

' ru$osidade da parede depende do material de fabricao dotubo/ bem como de seu estado de conservao

e modo $eral um tubo usado apresenta ru$osidade maior do&ue um novo.


10/40

RUGOSIDADE

3 's perdas de car$as no dependem diretamente de / mas de /D(ru$osidade relativa)


11/40

PERDA DE CARGA DISTRIBUDA iretamente proporcional ao comprimento do conduto ;nversamente proporcional ao diovimento turbulento = kdepende do material datubulao.

>ovimento laminar = kno depende do material datubulao.

Formato geral das equaes de perda de carga


12/40

PERDA DE CARGA DISTRIBUDA E&uao de ?a9en@Ailliams

'plicao: *odos materiais i


13/40

PERDA DE CARGA DISTRIBUDA Galores do coeficiente Cda e&uao de ?a9en@Ailliams.


14/40

PERDA DE CARGA DISTRIBUDA E&uao de Hlamant

'plicao: I$ua 5 temperatura ambiente i


15/40

PERDA DE CARGA DISTRIBUDA E&uao de arcK@Aeisbac4 ou Lniversal

D

L

g

vfhL

D

Q

g

fh ff

-ou

D -

B

-

- ==

Perda de carga em tubula!" de c"m#r$me%t" c"%&ec$d"

Perda de carga u%$t'r$a

f coeficiente de atrito ou fator de atrito

Dg

vfJ

D

Q

g

fJ

-ou

D -

B

-

- ==

3 Esta e!presso bastante empre$ada/ pois/ pode ser utili9ada no re$imelaminar/ de transio e turbulento/ e ainda v#lida para &ual&uer di


16/40

DETERMINA()O DO *ATOR DE ATRITO +,-

Escoamento laminar:

8 fator para escoamento laminar determinado pela e&uao de?a$en@6oiseuille.

Escoamento turbulento

E&uao de ColebrooM@A4ite Ibaco de >oodK E&uao de SNamee@Oain.

+eF1=f


17/40

RESIST.NCIA DAS PAREDES INTERNAS DOCONDUTO AO ESCOAMENTO

>esmo em re$ime turbulento 4# a formao de uma pelculalaminar com $rande influPncia sobre o escoamento

Espessura da pelcula laminar ():

f

D

+e

B/C-=

3 decresce com o aumento de +e.

E&. de 6randtl


18/40

RELA()O DA ESPESSURA DA PELCULA + -COM A RUGOSIDADE +-

Escoamento turbulento de parede lisa:

(+e)f

1

=

f


19/40


Escoamento turbulento de parede intermedi#ria:

=


20/40


Escoamento turbulento de parede ru$osa:

=D

f

fF


21/40


+epresentao $r#fica def (iMuradse)


22/40


+e$io ;:

+e$io de escoamento laminar (+e 0 -)

f independe da ru$osidade relativa (R).

+e$io ;;/ ;;;/ ;G:

+e$io de escoamento turbulento (+e 1)

+=

fDf +e

B7/-

E7/Clo$-

7

+e

F1

=f

E&. de ColebrooM@A4ite


23/40


+e$io ;;:

+e$io de escoamento turbulento de parede lisa ( )

fJ f (+e) e independe da ru$osidade relativa (R).

( ) D/+elo$-7 = ff

E&. de 6randtl

1

3 G#lida para 71+e /1 ! 7F


24/40


+e$io ;;;:

+e$io de escoamento turbulento de parede intermedi#ria ( )

fJ f (+e/ R).

1F


25/40


+e$io ;G:

+e$io de escoamento turbulento de parede ru$osa ( )

fJ f (R) e independe de +e.

1

71/7lo$-7

+=Df

E&. de iMuradse


26/40



27/40



28/40


8bter o fator f pela e&uao de Colebroo!"#$ite/ apesar deser implcita/ 4oTe em dia mais conveniente do &ue pelodiagrama de %oody/ pois os computadores permitem obterdiretamente esse coeficiente

evido a dificuldade de obter o fator de atrito analiticamente apartir da e&uao de ColebrooM@A4ite/ SNamee@Oain propUs ase$uinte e&uao:

-

V/+eE1/B

E/Clo$

-B/

+

=

D

f

3 Galidade da e&uao: B , +e , 7D 7@F, RD , 7@-


29/40


8bter o fator f pela e&uao de Colebroo!"#$ite/ apesar de

ser implcita/ 4oTe em dia mais conveniente do &ue pelodiagrama de %oody/ pois os computadores permitem obterdiretamente esse coeficiente

evido a dificuldade de obter o fator de atrito analiticamente apartir da e&uao de ColebrooM@A4ite/ SNamee propUs ase$uinte e&uao:

7-B/7F

F

V/

D

+e

-B

+e

E1/B

E/ClnB/V+e

F1

++

=

Df

3 +eprodu9 o dia$rama de >oodK3 W v#lida para todos os re$imes de escoamentos.


30/40

PERDA DE CARGA ACIDENTAL OU LOCALI/ADA

>udana no mdulo eRou na direo da velocidade 6eas especiais: curvas/ v#lvulas/ re$istros/ bocaisX

's perdas locali9adas podem ser despre9adas &uando: Gelocidade menor &ue 1 m/s 6e&ueno nYmero de peas especiaisL 1D.

gvKhs-

-

=


31/40

0ALORES APRO1IMADOS DE 2 +PERDALOCALI/ADA-


32/40


%&todo dos comprimentos 'irtuais ou equi'alentes

Sob o ponto de vista da perda de car$a/ uma canali9aocomposta de diversas peas especiais e outras sin$ularidadese&uivale a um encanamento retilneo de maior comprimento. W

nesta simples ideia &ue se baseia o mtodo do comprimentovirtual

8 mtodo consiste em se adicionar ao comprimento real datubulao um comprimento e!tra (o c$amado comprimentoequi'alente)/ &ue corresponde ao mesmo valor de perda de car$a

&ue seria causado pelas peas especiais &ue comp%em atubulao

esta forma/ cada sin$ularidade da tubulao corresponde a umcerto comprimento fictcio adicional de tubo/ &ue recebe o nome

de comprimento equi'alente.


33/40


%&todo dos comprimentos 'irtuais ou equi'alentes

Como o fator de perde locali9ado i$ual ao fator de perdae&uivalente lo$o/

D

L

g

vfh eq

eqf-

-

=

g

vK

D

L

g

vfhh

eq

seqf--

--

==

f

KDLeq=assim/

3 Este mtodo tambm se aplicaa e&uao de ?a9en@Ailliams.


34/40

PERDA DE CARGA TOTAL

endo)

logo)

D

L

g

vf

D

L

g

vfH

eqrealp n --

--

/7+=

-

4e-

-

s

-

D

L

g

vfh

D

L

g

vfh

eq

eqfreal

f ===

( )D

LL

g

vfH

eqreal

p n

+=

-

-

/7

( ) virtual.ocomprimentdec4amadotambm3 eqreal LL +


35/40


36/40

1) Calcular a perda de carga total em um trechode uma canalizao de alum!nio" #ue conduz$% &'s" numa e(tenso de 1$%% m. di*metro da canalizao + de 1,% mm e ao

longo do trecho tem-se as seguintes peasespeciais

- Curvas de VZ Cotovelos de VZ

- Curvas de 1BZ- Curvas de Z- G#lvulas de reteno- G#lvulas de $aveta7 >edidor Genturi



37/40

a) /(presso 0eral

2 3 4565

Tipo de pea N* de peas (n + n +

Curva de VZ , -). -)/Cotovelo de VZ 0 -)1 ,)2Curva de 1BZ , -), -).Curva de Z , -), -).G#lvula de reteno , ,)3 3)-G#lvula de $aveta , -), -).>edidor Genturi 4 ,)3 ,)3



38/40

) M+todo dos Comprimentos 2irtuais

L, 3 7869

Tipo de pea N* de peas (n 5f n 5f

Curva de VZ , ,)3 3)-Cotovelo de VZ 0 .)0 4,)1Curva de 1BZ , 4)4 ,),Curva de Z , 4)4 ,),G#lvula de reteno , 40)- ,6)-

G#lvula de $aveta , 4)4 ,),>edidor Genturi 4 40)- 40)-



39/40

E:erc;c$"5- 3ma canalizao de tuos de ferro fundido no4o 5/ 6 %"$7mm) D 6

$,%mm + alimentada por um reser4at8rio cu9o :.;. situa-se na cota de

1azen-?illians.


40/40

E:erc;c$"8- pro9eto de uma linha adutora ligando dois reser4at8rios pre4ia

uma 4azo de $,% l's. Com 1@%% m a adutora em tuos de concreto com

di*metro de 7%% mm entrou em funcionamento escoando apenas 1A% l's

de4ido a uma ostruo em seu interior. Calcular a perda de carga

acidental 5usar >-?) pro4ocada pela ostruo.

Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f

Documents

Transcript of Cap Tulo 6 - Perda de Carga - Determina o de f