Mecânica dos fluidos/Exercícios resolvidos/E11

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Enunciado

Repetir o exercício E8, considerando que o diâmetro do duto é de 100 mm.

Solução

O Número de Reynolds será


NRe=4ρ0ΦπDμ0=4⋅1000kg/m3⋅10l/s3.14⋅100mm⋅0.0010kg⋅m−1⋅s−1=4⋅1000kg/m3⋅0.01m3/s3.14⋅0.10m⋅0.0010kg⋅m−1⋅s−1=130000


O escoamento é turbulento. A rugosidade relativa será agora


Ne=eD=0.15mm100mm=0.0015


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


Nf=0.25[log(0.15mm3.7⋅100mm+5.74⋅130000−0.9)]−2=0.023


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


Nf−12=−2.0log(13.7eD+2.51Nf−12NRe)


0.023−12=−2.0log(13.7⋅0.0015+2.510.023−12130000)


6.5=6.5


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 0.0015 e NRe de 130000, o fator de atrito estaria abaixo de 0.025.


A perda de carga será dada por


ΔH=−12Nf16Φ2Lπ2D5=−8⋅0.023⋅(10l/s)2⋅50m3.142⋅(100mm)5=−8⋅0.023⋅(0.01m3/s)2⋅50m3.142⋅(0.1m)5


=−9.6m2/s2


A perda de pressão será dada por


Δp=ρ0ΔH=1000kg/m3⋅−9.6m2/s2=−9.6kPa


O aumento do diâmetro do tubo em 67% diminuiu a perda em mais de 10 vezes, apesar de o fator de fricção ter permanecido mais ou menos o mesmo.


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