Medidor Venturi (calibração)

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL - DEC

DÉBORA TAVARES DA SILVA ROMAGNOLI LUCAS DANIEL GALVAN NION MARON DRANSFELD

CALIBRAÇÃO VENTURI

Relatório apresentado à disciplina de Fenômenos de Transporte como requisito de notas de laboratório. Professor(a): Andreza Kalbusch

JOINVILLE – SC 2009

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QUESTIONÁRIO 1) Qual a função do medidor Venturi? É medir, diretamente, a vazão em tubulações. Também é possível medir a velocidade do escoamento de um líquido incompressível através da variação de pressão durante a passagem deste líquido por um tubo de seção mais larga e depois por outro de seção mais estreita. (BASTOS, 1983). 2) Deduza a fórmula Q = KA 2 2 g∆h Onde : Q= vazão no estrangulamento K= Coeficiente de vazão A2= Área do orifício g = Aceleração da gravidade ∆h = diferença de pressão em m.c.a

Água 2

1

h

Hg

Pelo princípio de Bernoulli:

P1

γ

−

∆h =

P2

γ

=

v 2 ² v1 ² − 2g 2g

v2 ² v ² − 1 2g 2g

3

Da equação da Continuidade: Q = cte

Então: v1 =

Q A1

v2 =

Q = A1v1 = A2 v 2

Q A2

 Q² Q²  1 ∆h =  A ² − A²  × 2g 1   2

 1 1  1 ∆h = Q ² A ² − A² × 2g 1   2

 A ² − A2 ²  1  × ∆h = Q ² 1  A2 ² A1 ²  2 g

2 g∆h

Q=

Q=

A1 ² − A2 ² A2 ² A1 ² A2 A1 2 g∆h A1 ² − A2 ²

Se K =

A1 A² ² − A2 ²

Então:

Q = KA 2

2 g∆h

3) Calcule: a) O valor do coeficiente K (coeficiente de vazão) para o Venturi, considerando a vazão volumétrica, e adotando:

A2 = 0,45 , onde A2 é a área do orifício e A1 a área do A1

tubo. O diâmetro do tubo é 1 pol, ou seja, 0,0254m. Então, A1= 5,067x10-4m² e A2 = 2,2802x10-4 m².

4

K=

A1 A² ² − A2 ²

= 1,11979

b)Sabendo que o valor do coeficiente k é dado pela fórmula a seguir, calcule a porcentagem de erro para cada etapa. K =

A1 A² ² − A2 ²

A vazão volumétrica é dada pela equação: Q =

V , onde V é o volume e t é o tempo. t

Transformando ∆h de cmHg em m.c.a, e utilizando a vazão volumétrica, tem-se os seguintes valores de K:

K =

Q A2 2 g∆h

Tabela 1. VAZÃO ETAPAS

VOLUMÉTRICA

1 2 3

(m³/s) 1,1433x10-3 1,0824 x10-3 8,9414 x10-4

∆h

K

(m.c.a) 0,9112 0,8296 0,5984

1,1746 1,1654 1,1335

ERRO (%) 4,89 4,07 1,22

4) Calcule o valor da vazão com os dados obtidos experimentalmente com o auxílio do Medidor Venturi (utilizando o coeficiente de vazão dado pela fórmula anterior) e compare com os valores obtidos através do método da vazão volumétrica (para cada etapa). Estabeleça o erro percentual. Q = KA 2

2 g∆h

, utilizando k = 1,11979 e ∆h

em m.c.a.

Tabela 2. ETAPAS

VAZÃO

VAZÃO

ERRO

VOLUMÉTRICA

VENTURI

(%)

5

(m³/s) 1,1433x10-3 1,0824 x10-3 8,9414 x10-4

1 2 3

(m³/s) 1,0900 x10-3 1,0401 x10-3 8,8332 x10-4

4,66 3,91 1,21

5) Para cada etapa, calcule o valor da velocidade de escoamento utilizando os dados obtidos experimentalmente com o auxílio do Medidor Venturi. Calcule também os valores de velocidade de escoamento utilizando o método da vazão volumétrica. Compare estes valores estabelecendo, para cada etapa, o erro percentual. Calculando a velocidade para a área do orifício (A2): Para calcular a velocidade no tubo no tubo de Venturi: Q = A1v1 = A2 v 2 . Então: A2 =

Se Q = cte

Substituindo em Q = KA 2

Q v2

2 g∆h

v 2 = K 2 g∆h

Para calcular a velocidade pelo método volumétrico: Q = cte

v2 =

Q = A1v1 = A2 v 2 , então:

Q A2

Tabela 3. VELOCIDADE

VELOCIDADE

ETAPAS

VOLUMÉTRICA

VENTURI

1 2 3

(m/s) 5,0141 4,7470 3,9213

(m/s) 4,7803 4,5613 3,8739

ERRO (%) 4,66 3,91 1,21

6) Calcule o número de Reynolds utilizando os dados obtidos através do Medidor Venturi e da medição volumétrica. Estabeleça o erro percentual para cada etapa. Supondo água a 20º C, ν = 10 −6 m² / s

6

IR =

V 2 D2 v

D2 = 0,0170389 m OBS: Tomando como referência para os cálculos de erro o IR Venture

Etapa

IR Volumetrico

IR Venture

Erro %

1

85433.045

81451.0537

4,89

2

80883.658

77719.5346

4,07

3

66814.6386

66006.9947

1,22

REFERÊNCIAS: BASTOS, Francisco de Assis A. Problemas de mecânica dos fluidos. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1983.