Décima quarta aula de FT

Segundo semestre de 2013

Experiência - Medidores de vazão

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Venturi Placa de orifício

Objetiva-se ter uma visão sobre o venturi e a placa de orifício.

3

4

O que será que

há de comum

entre os

medidores

anteriores

Em ambos os medidores tem-se

uma redução de área (área do

medidor), no venturi tem-se a área

da garganta e na placa de orifício

tem-se a área do orifício A0.

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Importante: no venturi a área

mínima corresponde a área da

garganta e na placa de orifício

corresponde a área contraída (A2).

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VAMOS OBSERVAR QUE NO VENTURI A ÁREA MÍNIMA É A ÁREA DA GARGANTA, ISTO DESDE QUE SEJA NORMALIZADO,

COMO MOSTRADO NO PRÓXIMO SLIDE.

Ah! Este é o venturi normalizado!

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VAMOS OBSERVAR QUE NA PLACA A CONTRAÇÃO DA ÁREA ORIGINA UMA ÁREA MENOR QUE A ÁREA DO ORIFÍCIO.

Observe as figuras abaixo:

9

10

OK!

Mas o que será

que esta

contração de área

vai originar?

11

Vai originar um aumento

da carga cinética e em

consequência uma

diminuição da carga de

pressão!

Equacionamento dos medidores

• Considera-se fluido ideal e aplica-se a equação

de Bernoulli de 1 a 2:

g2

vpZ

g2

vpZ

HH

222

2

211

1

21

12

Como os medidores foram instalados em

um plano horizontal tem-se que a carga

potencial (z) é constante, portanto:

2121

22

21

2221

ppg2vv

g2

vvpp

13

14

Pelo fato de v2>v1 pode-se

concluir que p1>p2 o que

comprova que existe um

aumento de carga cinética e em

consequência uma redução da

carga de pressão, veja o redutor

de pressão ao lado.

Isto também pode ser comprovado na

própria bancada

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16

Pela equação da continuidade

aplicada a um escoamento

incompressível e em regime

permanente tem-se:

2211 AvAv

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O Alemão que vá!

18

No caso do venturi A2 = Agarganta que

é a área do diâmetro menor e que é

facilmente determinada.

Porém no caso da placa de orifício

esta área é muito difícil de se

determinar e por este motivo se

recorre a definição do coeficiente de

contração (CC).

Coeficiente de contração:

oC2

o

2

orifício

contraídaC

ACA

A

A

A

AC

19

20

No caso do venturi

ele é projetado

para CC = 1,0,

portanto:

A2 = Agarganta

Portanto:

oorifíciomedidor

Gantaarggmedidor

21

4

1

medidor2C

22

21

2medidor

C21

medidorC21

medidor2C11

AAAorifício de placa

AAAventuri

ppg2

D

DC1v

:anterior equação na doSubstituin

D

DCv

A

ACvv

AvCAv

21

Através de uma manômetro diferencial em forma

de U instalado entre as seções 1 e 2 aplicamos a

equação manométrica e obtemos a expressão

para o cálculo da velocidade média teórica:

4

1

o2C

m

2

m21

D

DC1

gh2

v

)(hpp

22

23

A velocidade v2 calculada

anteriormente é teórica, pois

consideramos o fluido como

ideal, ou seja, um fluido que

escoa sem ter perda de carga.

Portanto determinamos a vazão teórica e com a

definição de coeficiente de velocidade a vazão

real:

4

1

o2C

m

voCreal

2

2v

2oC22teórica

D

DC1

gh2

CACQ

v

vCe velocidadde eCoeficient

vACAvQ

teórico

real

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Pelo conceito de coeficiente de vazão ou

descarga, para a placa de orifício tem-se:

4

1

o2C

m

odreal

vCd

D

DC1

gh2

ACQ

CCC

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Ou ainda:

m0real

4

1

o2C

d

gh2AkQ

D

DC1

CK

26

Para o Venturi

4

1

G

m

Gdreal

vCd

D

D1

gh2

ACQ

CCC

27

28

Experimentalmente,

obtemos:

29

As curvas de calibração para o venturi

e placa de orifício são semelhantes.

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A curva característica da placa

de orifício

31

A curva característica do

venturi

Exercícios:

32

1

33

2

Dado para o exercício 2:

34

Sabendo que o Venturi a seguir tem um coeficiente de

vazão igual a 0,98, pede-se determinar a vazão real do

escoamento, são dados: A1 = 10 cm²; A2 = 5 cm²;

água = 1000 kgf/m³ e Hg = 13600 kgf/m³

mercúrio

(1)

(2)

0,5 m

2 m

3