EM974 - Métodos Computacionais em Engenharia Térmica e Ambiental

Análise do coeficiente de descarga devido ao escoamento através de uma placa de orifício

Enoque Akira Suga 060387Bruno Diniz Mendonça 084293

• Introdução

Medidores de pressão através de fluxo de fluído por um tubo passando por uma placa com orifício, gerando diferencial de pressão a jusante e a montante da placa.

Tem uma larga aplicabilidade devido a:

• Simplicidade• Baixo custo• Praticidade

• Objetivo

Realizar um paralelo entre modelo real adotado pela norma ABNT NBR ISO 5167-1 e o modelo criado pelo programa PHOENICS, tendo como principal enfoque o coeficiente de descarga como fator de comparação.

• Metodologia do Projeto

Revisão Bibliográfica

Modelamento computacional e pré-simulação

Refinamento

Simulação final

Análise dos dados e conclusão

• Revisão Bibliográfica

ABNT NBR ISO 5167-1

• Dimensões padrões da placa com orifício e posição das tomadas de pressão

• Revisão Bibliográfica

ABNT NBR ISO 5167-1

• Valores de coeficiente de descarga reais tabelados em função da razão de diâmetros β e o número de Reynolds do escoamento.

• Revisão Bibliográfica

Coeficiente de Descarga

• Relaciona a razão entre os resultados teóricos e reais.

𝐶=𝑞𝑚√1− 𝛽4𝜋4𝑑2√2 Δ𝑝 𝜌

• Variáveis:

Vazão mássica Diferença de pressões

Método de análise:

Variação da vazão mássica

Diferença de pressão

COEFICIENTE DE DESCARGA

• Modelo Computacional

Modelo I

•  Modelo de turbulência: LVEL• Diâmetro do tubo: 100 mm• Diâmetro do orifício: 30 mm• Placa com orifício: BLOCKAGE• Comprimento do tubo: 1 m• Malha: NX= 1; NY= 20; NZ= 31• Fluido de trabalho: água a 20ºC

• Pré-Simulação

Pré-Simulação

Vazão Mássica

(kg/s)

C (Simulação)

C (Norma)

Erro(%)

I 4 0,9010 0,6028 49II 24 0,8931 0,5991 49III 80 0,9035 0,5984 51

• Refinamento

Modelo II

•  Modelo de turbulência: KECHEN• Diâmetro do tubo: 100 mm• Diâmetro do orifício: 70 mm• Placa com orifício: PLATE• Comprimento do tubo: 2 m• Malha: NX= 1; NY= 35; NZ= 130 ( Maior número de

células a jusante).• Fluido de trabalho: água a 20ºC

• Pré-Simulação

Pré-Simulação

Vazão Mássica

(kg/s)

C (Simulação)

C (Norma)

Erro(%)

I 0,8 0,5424 0,6157 12II 8 0,5401 0,6099 11III 80 0,5322 0,6061 12

• Análise dos Dados

5E+4. 30E+4. 100E+4.0.48

0.5

0.52

0.54

0.56

0.58

0.6

0.62

0.64

PhoenicsReal

Reynolds

Co

efic

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Modelo computacional plausível com resultados reais!