Placa de Orificio (Estevan)

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Sistemas Mecânicos I

TURNO : Noite MODALIDADE : Projetos PROFESSOR : ANTONIO CELSO ATIVIDADE : 5ª Atividade – Placa de Orifício ( Medidor de Vazão). REPOSIÇÃO DE LABOLATÓRIO (Sábado 26/10/2019) Turma: 072 Sexta-Feira Grupo: 602

das 20h45 às

Número: Nome: 19113181 Estevan Alexandre Marchiori

Assinatura:

22h40

SUMÁRIO

1. Objetivos 2. Embasamento teórico para realizar o experimento. 3. Croquis do experimento. 4. Procedimento experimental 5. Levantamento de dados 6. Memorial de cálculos 7. Resultados obtidos 8. Conclusão 9. Comentários 10. Referências bibliográficas

OBJETIVO O objetivo do grupo é realizar o experimento da Placa de Orifício, equipamento este utilizado para a medição de vazão de líquidos, a fim de obter dados para a realização de cálculos, descobrindo assim os diversos coeficientes que compõem todo o processo de vazão.

ENBASAMENTO TEÓRICO Para se descobrir os coeficientes presentes nessa experiência é preciso se descobrir alguns valores previamente. O procedimento utilizado foi o seguinte: •

Um componente do grupo ficou responsável pelo controle do registro do sistema de abastecimento com água e do tampão do orifício, visando manter o nível constante (ou próximo disto) no reservatório principal, visando manter o mesmo, em ‘REP’.

•

Outros dois elementos ocuparam-se na visualização do nível e cronometragem da vazão, quando do fechamento do orifício e controle do registro de alimentação aberto.

•

Com isso, outro componente verificou a distância que o jato alcançou em cada momento da experiência, utilizando um quadro graduado em na escala métrica (cm), representando um plano cartesiano de duas variáveis (x,y).

•

Por fim, os outros componentes, ajudaram nas etapas de visualização do nível, anotando os dados encontrados.

•

A seguir, foram feitas medições mantendo a variação da altura h e cronometrando a nova situação após a abertura do tampão. Com relação à vazão, observou-se que houve alteração no tempo de escoamento, à medida que se variava a altura total do reservatório. Este tempo diminuiu em virtude do aumento da carga de pressão (coluna de fluido).

Coeficiente de velocidade (Cv)

É a relação entre a velocidade teórica (Vt) e a velocidade real (Vr). •

Vr = 2.g.h

•

Vt = ___x____ 2.y g

Portanto, Cv = Vr < 1. Vt

Onde: * x = componente horizontal do jato d’água * y = componente vertical do jato d’água * h = altura da coluna d’água * g = aceleração da gravidade

Coeficiente de vazão ou de descarga (Cd)

É a relação entre a vazão teórica (Qt) e a vazão real (Qr).

• •

Qt = Vt. . Do² = Vt. Ao 4 Qr = Ar. h = Vr. Ac t

Onde: * Do = diâmetro do orifício * Ar = área do reservatório * h = variação da coluna d’água no instante (1) e (2) * t = variação do tempo

Portanto, Cd = Vr. Ac = Qr < 1. Vt. Ao Qt Coeficiente de contração (Cc) É a relação entre a seção do orifício (Ao) e a seção do jato d’água ou da área contraída (Ac). •

Cc = Ac < 1. Ao Ou ainda, a relação entre o coeficiente de descarga (Cd) e o coeficiente

de velocidade (Cv): •

Cd = Vr. Ac Vt. Ao

→

Cd = Cv. Cc

→

Cc = Cd Cv

N° de Reynolds teórico (Ret) •

Ret = Vt. Do

νH2O

Onde: * νH2O = viscosidade cinemática da água

Energia entre (1) e (2) (Hp1,2) Hp1,2 = h – Vr² 2.g

CROQUIS DO ESPERIMENTO

Procedimento experimental Registro de linha Utilizado para regular a vazão do reservatório no regime de escoamento permanente

Reservatório utilizado para monitorar regime de escoamento permanente. (REP).

Placa de orifício Utilizada para medir a vazão.

Vizualização da escala metrica (cm ),x,y.

ÓRIFICIO DE BORDA DELGADO – LEVANTAMENTO DOS DADOS

Dados:

Dres ( mm )

Do ( mm )

H2O (cSt)

222

8

1

h ( cm )

x ( cm )

y ( cm )

h ( cm )

t ( s )

1

30

40.5

15

10

52

2

45

51,5

15

10

38

3

60

59,5

15

10

33

4

75

66,5

15

10

30

5

90

73

15

10

27

6

105

78,5

15

10

24

tA;B ( s )

90

Levantamento de dados:

Tempo de esvaziamento:

para: hA = 90

e hB =60

DADOS CALCULADOS VR m/s

VT m/s

CV

Hp1,2 cm

RE

1 2,34 2,45

0,96

4,47

7,4

0,604 0,629

0,6

19600

2 2,97

0,99

6,12

9

0,68

0,687

0,9

24000

3 3,44 3,47 0,991

7,04

10,41

0,676 0,682

1,4

27760

4 3,84 3,87 0,992

7,74

11,61

0,66

0,665

1,4

30960

5 4,22 4,24 0,995

8,6

12,72

0,676 0,679

1,7

33920

6 4,53 4,58 0,989

9,68

13,74

0,704 0,712

2

36640

3,0

QR QT ml/min ml/min

CURVA DE CALIBRAÇÃO

CD

CC

CURVAS CARACTERÍSTICAS CD CC CV

Memorial Calculo Calculo da área do reservatório: A. = π . Dres² / 4  Ares. = π . 222² / 4  A. = 38.707 mm² Calculo da área do orifício da placa : Ao = π . Do² /4  Ao = π . 8²/ 4  Ao = 50 mm² Calculo do vt ( velocidade teórica): VT=√ 2.g.h sendo g= 10m/s² temos para cada h obtido o seguinte resultado:

VT= (2 x10 x0.30) =2,45m/s

1-

2- VT= (2 x10 x0.30) =3,0m/s 3- VT= (2 x10 x0.30) =3,47m/s 4- VT= (2 x10 x0.30) =3,84m/s 5- VT= (2 x10 x0.30) =4,22m/s 6- VT= (2 x10 x0.30) =4,53m/s Calculo do vr (velocidade real): VR= x √ (g / 2y) sendo g = 10m/s² temos para cada y obtido o seguinte resultado:

1- VR=0,405x (10 / 2.15 =2,34 m/s 2- VR=0.515x (10 / 2.15 =2,97 m/s 3- VR=0.595x (10 / 2.15 =3,44 m/s 4- VR=0.665x (10 / 2.15 =3,84 m/s 5- VR=0.73x (10 / 2.15 =4,22 m/s 6- VR=0.785x (10 / 2.15 =4,53 m/s

Calculo do CV ( coeficiente de velocidade): Cv = Vr / Vt sendo este < 1 e adimensional temos para os valores obtidos de Vr e Vt correspondentes os seguintes valores:

1-

VR = CV VT 1

0,955

2 0,99

3 0,99

4 0,99

5 0,995

6 0,989

Calculo do QT(vazão Teorica): QT=2.45x0,50x6=7,4 L/min 1 7,4

2 9

3 10,41

4 11,61

5 12,72

6 13,74

Calculo do Qr ( vazão real): Qr = (Δh . A) / Δt , sabendo que A = 38.707 mm² e com os valores obtidos respectivamente dos Δh e Δt obtemos os seguintes valores de Qr: Qr=

0,10 x0,038707 = 3,7 x10 −3 x1000=4,47L/mim 1,02 1

4,47

2 6,12

3 7,04

4 7,74

5 8,6

6 9,68

Calculo do Cd ( coeficiente de descarga ou de vazão): Cd = Qr / Qt sendo este < 1 e adimensional temos para os valores obtidos de Qr e Qt correspondentes os seguintes valores de Cd:

3,7 =cd 7, 4 1 0,604

2 0,68

3 0,676

4 0,66

5 0,676

6 0,704

Calculo do Cc ( coeficiente de contração): Cc = Ac / Ao sendo este