4. Coeficiente de descarga(65)

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I

PRÁTICA LABORATÓRIO 04: COEFICIENTE DE DESCARGA

Toledo, PR Abril, 2013

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I

Débora Begnini Paula Nogueira Rose Schneider Vicky Cerioli

PRÁTICA LABORATÓRIO 04: COEFICIENTE DE DESCARGA

Relatório acadêmico apresentado como método de avaliação parcial da disciplina de Laboratório de Engenharia Química I do curso de Engenharia Química da instituição de ensino UNIOESTE Universidade Estadual do Oeste do Paraná. Profa: Dra. Márcia Teresinha Veit

Toledo, PR Abril, 2013

RESUMO O cálculo do coeficiente de descarga é de fundamental importância para um estudo mais preciso da vazão de um equipamento, pois, através dele, corrige-se o valor teórico para o valor real. A prática teve como objetivo calcular o cálculo do coeficiente de descarga e analisar as influências exercidas sobre ele pelos diferentes bocais utilizados. Com um reservatório completo por água, liberou-se o bocal em análise e mediu-se o tempo necessário para que o volume correspondente a 5 centímetros medido no papel milimetrado escoasse, durante os 35 centímetros do reservatório. As medidas foram efetuadas para sete bocais de tamanho e diâmetro interno variável, todas em duplicada. A partir dos valores coletados, foram calculados os valores de número de Reynolds e do coeficiente de descarga correspondente a cada caso. Os resultados não foram plenamente satisfatórios, pois não foi possível efetuar a comparação entre os valores de coeficiente de descarga teóricos com os experimentais, já que os valores das rações dos diâmetros foram muito inferiores às encontradas no gráfico da literatura. Entretanto, foi possível perceber que a variação do diâmetro dos bocais exerce uma maior influencia no valor do coeficiente de descarga, quando comparado ao comprimento.

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ÍNDICE

RESUMO......................................................................................................................... 3 LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................... 5 LISTA DE TABELAS ........................................... ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.6 NOMENCLATURA....................................................................................................7 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 9 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................. 10 2.1 Viscosidade .................................................................................................... .....10 2.2 Equação de Bernoulli .......................................................................................... 11 2.3 Coeficiente de contração da veia líquida ............................................................. 12 2.4 Número de Reynolds .......................................................................................... 13 2.5 Vazão do orifício e coeficiente de descarga ou de vazão .................................. 13 3. MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................... 16 3.1

Materiais .......................................................................................................... 16

3.2

Métodos ........................................................................................................... 16

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................................. 18 5. CONCLUSÃO ............................................................................................................ 32 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 33 APÊNDICE A................................................................................................................. 34 APÊNDICE B................................................................................................................. 37 APÊNDICE C ................................................................................................................ 42

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Bocais de comprimento e diâmetros diferentes ............................................. 16 Figura 2. Módulo experimental ...................................................................................... 17 Figura 3. Raiz quadrada da altura versus o tempo médio para o 1° bocal .................... 20 Figura 4. Raiz quadrada da altura versus o tempo médio para o 2° bocal .................... 20 Figura 5. Raiz quadrada da altura versus o tempo médio para o 3° bocal .................... 21 Figura 6. Raiz quadrada da altura versus o tempo médio para o 4° bocal .................... 21 Figura 7. Raiz quadrada da altura versus o tempo médio para o 5° bocal .................... 22 Figura 8. Raiz quadrada da altura versus o tempo médio para o 6° bocal .................... 22 Figura 9. Raiz quadrada da altura versus o tempo médio para o 7° bocal .................... 23 Figura 10. Relação entre Cd com a variação do diâmetro mantendo o comprimento constante ....................................................................................................................... 26 Figura 11. Relação entre Cd com a variação do comprimento mantendo o diâmetro constante ....................................................................................................................... 27 Figura 12. Escoamento viscoso interno e incompressível ............................................. 31

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Valores obtidos da análise de regressão linear para os bocais de 1 à 7 ....... 23 Tabela 2. Equações das retas para cada bocal ............................................................ 24 Tabela 3. Coeficiente de descarga com seu erro para cada bocal................................ 25 Tabela 4. Relação entre o Coeficiente de Descarga o comprimento e o diâmetro dos bocais ..................................................................................................................... 25 Tabela 5. Velocidades teóricas para cada bocal ........................................................... 28 Tabela 6. Número de Reynolds e seu respectivo erro para cada bocal. ....................... 29 Tabela 7. Razão entre o diâmetro do tanque e o diâmetro de cada bocal .................... 30 Tabela 8. Medidas de altura e diâmetro interno dos bocais .......................................... 34 Tabela 9. Médias das medidas de altura e diâmetro de cada bocal.............................. 34 Tabela 10. Dados experimentais para o primeiro bocal ................................................ 34 Tabela 11. Dados experimentais para o segundo bocal ............................................... 35 Tabela 12. Dados experimentais para o terceiro bocal ................................................. 35 Tabela 13. Dados experimentais para o quarto bocal ................................................... 35 Tabela 14. Dados experimentais para o quinto bocal ................................................... 36 Tabela 15. Dados experimentais para o sexto bocal ..................................................... 36 Tabela 16. Dados experimentais para o sétimo bocal ................................................... 36 Tabela 17. Valores calculados de

e do tempo médio para o primeiro bocal .............. 42

Tabela 18. Valores calculados de

e do tempo médio para o segundo bocal ............. 42

Tabela 19. Valores calculados de

e do tempo médio para o terceiro bocal ............... 43

Tabela 20. Valores calculados de

e do tempo médio para o quarto bocal ................. 43

Tabela 21. Valores calculados de

e do tempo médio para o quinto bocal ................. 43

Tabela 22. Valores calculados de

e do tempo médio para o sexto bocal .................. 44

Tabela 23. Valores calculados de

e do tempo médio para o sétimo bocal ................ 44

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NOMENCLATURA

Símbolo

Descrição (Unidade)

A

Área genérica da seção (m²)

A0

Área da seção transversal do orifício (m²)

b

Coeficiente angular da reta

Cc

Coeficiente de contração (Adimensional)

Cd

Coeficiente de descarga (Adimensional)

Cv

Coeficiente de velocidade (Adimensional)

d

Diâmetro do orifício (m)

D

Diâmetro do tanque do módulo experimental (m)

dV

Diferencial de volume (Adimensional)

dt

Diferencial de tempo (s)

g

Aceleração da gravidade (m/s²)

Q

Vazão (m³/s)

R²

Coeficiente de correlação

tm

Tempo médio (s)

vi

Velocidade (m/s), com 0