Mecânica dos fluidos/Exercícios resolvidos/E10

Fonte: testwiki
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Enunciado

Repetir o exercício E8, considerando que o duto é feito de aço forjado, em vez de ferro.

Solução

O Número de Reynolds permanece o mesmo, e o escoamento é turbulento. A rugosidade de um tubo de aço forjado, de acordo com a tabela anexa ao Digrama de Moody, é de 0.025 mm. A rugosidade relativa é


Ne=eD=0.025mm60mm=0.00042


O fator de fricção, de acordo com a fórmula de Miller, é:


Nf=0.25[log(0.025mm3.760mm+5.742100000.9)]2=0.018


Para validar a aproximação, joguemos esse valor na fórmula de Colebrook


Nf12=2.0log(13.7eD+2.51Nf12NRe)


0.001812=2.0log(13.70.00042+2.510.01812210000)


7.4=7.4


ou seja, o erro acarretado pelo uso da fórmula de Miller é pequeno também neste caso.

De acordo com o Diagrama de Moody, para a rugosidade relativa de 0.00042 e NRe de 210000, o fator de atrito é realmente próximo de 0.018.


A perda de carga será dada por


ΔH=12Nf16Φ2Lπ2D5=80.018(10l/s)250m3.142(60mm)5=80.018(0.01m3/s)250m3.142(0.06m)5


=96m2/s2


A perda de pressão será dada por


Δp=ρ0ΔH=1000kg/m396m2/s2=96kPa


A troca do material do tubo diminuiu a rugosidade em 83% com relação ao caso anterior, mas o fator de fricção (e, por conseguinte, as perdas) diminuiu apenas 27%. Em ambos os casos, o regime de escoamento foi turbulento, embora o regime de turbulência completa não tenha sido atingido.


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