Mecânica dos fluidos/Exercícios resolvidos/E13

Fonte: testwiki
Revisão em 19h06min de 11 de fevereiro de 2011 por imported>MaskedAce
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Enunciado

Calcular a vazão através do tubo do exercício E11, para uma profundidade do reservatório igual a 5 m.

Solução

Do exercício anterior, sabemos que


gΔh=12(Nfi+NflLD+1)v¯2v¯2=2gΔhNfi+NflLD+1


Mas o cálculo se torna complicado porque Nfl é função da velocidade. Para resolver a equação, será preciso empregar um processo iterativo.

Iteração 1

No primeiro passo, consideremos fluxo plenamente turbulento; para a rugosidade relativa de 0.0015, o fator de fricção será considerado como igual a 0.022 e


v¯=29.8m/s25m0,5+0.02250m100mm+1=29.8m/s25m0,5+0.02250m0.10m+1


v¯=2.8m/s


O que resulta num Número de Reynolds de


NRe=ρ0v¯Dμ0=1000kg/m32.8m/s100mm0,0010kgm1s1


NRe=1000kg/m32.8m/s0.10m0,0010kgm1s1=280000


Esse valor de NRe não corresponde a turbulência plena. Será preciso calcular um novo Nfl pela fórmula de Miller:


Nf=0.25[log(0.15mm3.7100mm+5.742800000.9)]2=0.023


e continuar o processo.

Iteração 2

Com o fator de fricção considerado como igual a 0.023


v¯=29.8m/s25m0,5+0.02350m0.10m+1=2.7


O que resulta num Número de Reynolds de


NRe=1000kg/m32.7m/s0.10m0,0010kgm1s1=270000


O novo Nfl pela fórmula de Miller será então:


Nf=0.25[log(0.15mm3.7100mm+5.742700000.9)]2=0.023


E o processo pode ser interrompido. A vazão procurada será


Φ=πD2v¯4=3.14(100mm)22.7m/s4=0.022m3/s=22l/s


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