Relatório de Fenômenos de Transporte

Prévia do material em texto

RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS
FENOMENOS DE TRANSPOTE
ALUNO: CARLOS EDUARDO
CURSO: ENGENHARIA CIVIL
RELATÓRIO 1
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
1 OBJETIVOS
- Determinar a viscosidade de diferentes fluidos; 
- Diferenciar a viscosidade dinâmica e a viscosidade cinemática; 
- Compreender a relação entre a velocidade de escoamento e as propriedades dos fluidos; 
- Compreender a lei de Stokes através da aplicação do viscosímetro na determinação da viscosidade do fluido.
2 METODOLOGIA, PROCEDIMENTOS E RESULTADOS
Inicialmente é realizada a montagem do experimento no simulador de Laboratório Virtual Algetec. A partir dele é realizada a leitura do tempo de queda o qual será utilizado para o cálculo e verificação das Viscosidades e Velocidades no sistema Fluido-Esfera. É realizado o experimento com diferentes diâmetros de esferas e diferentes fluidos (Água, Óleo e Glicerina), a seguir seguem os resultados e prints de alguns exemplos, iniciando com Água e uma esfera de 10 mm de diâmetro:
Figura 1.1 – Print de Experimento em Água
	Tubo com Água
	Diâmetro da esfera
	Tempo de Queda (s)
	Média do Tempo de Queda (s)
	Distância percorrida (m)
	Velocidade Média (m/s)
	10 mm
	0,84
	0,86
	0,76
	0,78
	0,81
	0,9
	1,11
	8 mm 
	0,90
	1,04
	0,98
	0,94
	0,97
	0,9
	0,93
	6 mm
	1,11
	1,09
	1,13
	1,11
	1,11
	0,9
	0,81
	5 mm 
	1,25
	1,23
	1,17
	1,21
	1,22
	0,9
	0,74
Tabela 1.1 - Resultados dos Experimentos em Água
Em seguida foi realizado o mesmo experimento com Óleo e as mesmas dimensões de esferas:
Figura 2 - Experimento em Óleo
	Tubo com Óleo
	Diâmetro da esfera
	Tempo de Queda (s)
	Média do Tempo de Queda (s)
	Distancia percorrida (m)
	Velocidade Média (m/s)
	10 mm
	1,05
	0,84
	1,01
	0,95
	0,96
	0,9
	0,94
	8 mm 
	1,15
	1,28
	1,29
	1,18
	1,23
	0,9
	0,73
	6 mm
	1,63
	1,51
	1,53
	1,49
	1,54
	0,9
	0,58
	5 mm 
	1,88
	1,93
	1,96
	1,98
	1,94
	0,9
	0,46
Tabela 2 - Resultado dos Experimentos em Óleo
Por fim, foi realizado o experimento com Glicerina, os resultados e o exemplo de print seguem:
Figura 3 - Experimento em Glicerina
	Tubo com Glicerina
	Diâmetro da esfera
	Tempo de Queda (s)
	Média do Tempo de Queda (s)
	Distancia percorrida (m)
	Velocidade Média (m/s)
	10 mm
	3,10
	3,20
	3,06
	3,11
	3,12
	0,9
	0,29
	8 mm 
	4,70
	4,74
	4,58
	4,67
	4,67
	0,9
	0,19
	6 mm
	7,76
	7,54
	7,57
	7,62
	7,62
	0,9
	0,12
	5 mm 
	10,48
	10,52
	10,55
	10,54
	10,52
	0,9
	0,09
Tabela 3 - Resultados do Experimento em Glicerina
4 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
1. Compare os valores encontrados para a viscosidade cinemática de forma experimental com o valor da viscosidade cinemática real. Os valores encontrados podem ser utilizados para representar a viscosidade cinemática da água? Justifique.
	Não, os erros percentuais dos experimentos são expressivos demais para serem levados em consideração.
 
2. Quais são as principais fontes de erros para este experimento?
	O input lag do simulador, a falta de precisão do operador do cronometro e a falta de fatores externos que só podem ser visualizados em situações reais.
RELATÓRIO 2
EXPERIMENTO DE REYNOLDS
1 OBJETIVOS
- Determinar a vazão em uma tubulação; 
- Identificar as características dos tipos de escoamento: laminar, transição e turbulento;
- Relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds.
2 METODOLOGIA, PROCEDIMENTOS E RESULTADOS
Inicialmente são habilitadas as bombas e em seguida realizada o controle da vazão com o intuito de iniciar o preenchimento de agua no reservatório: 
Em seguida é realizada o controle das válvulas e é verificado a válvula que permeia o corante para realizar as medições:
O experimento foi repetido para várias porcentagens de trabalho da válvula e os resultados podem ser visualizados a seguir:
	Porcentagem de trabalho da válvula 14
	Tempo (s)
	Volume Inicial (mm)
	Volume Final (mm)
	Vazão
	4
	360
	440
	410
	1,26E+01
	8
	110
	435
	405
	4,11E+01
	16
	45
	400
	370
	1,01E+02
	25
	10
	380
	350
	4,52E+02
	33
	5
	360
	330
	9,05E+02
4 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
1. A partir dos dados obtidos no laboratório, considerando a passagem de tempo e alteração do nível da água, determine a vazão do sistema para a porcentagem utilizada na válvula de escoamento do tubo de Reynolds. Registre as informações na tabela abaixo.
	Porcentagem de trabalho da válvula 14
	Vazão 
	Velocidade (m/s)
	Re
	Regime de Escoamento
	4
	1,26E+01
	330,58
	1454,55
	Laminar
	8
	4,11E+01
	1081,89
	4760,33
	Turbulento
	16
	1,01E+02
	2644,63
	11636,36
	Turbulento
	25
	4,52E+02
	11900,83
	52363,64
	Turbulento
	33
	9,05E+02
	23801,65
	104727,27
	Turbulento
2. Considerando as informações obtidas durante a etapa de observação do regime de escoamento, qual o regime de escoamento encontrado?
	Porcentagem de trabalho da válvula 14
	Regime de Escoamento
	4
	Laminar
	8
	Laminar
	16
	Turbulento
	25
	Turbulento
	33
	Turbulento
	RELATÓRIO 3
PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA
1 OBJETIVOS
- Identificar a relação de dependência entre a perda de carga e a vazão; 
- Determinar o número de Reynolds para cada caso estudado; 
- Compreender como o material utilizado na fabricação dos condutos influencia na queda de pressão de um fluido em movimento.
2 METODOLOGIA, PROCEDIMENTOS E RESULTADOS
Inicialmente é realizada a montagem do experimento no simulador de Laboratório Virtual Algetec. Inicialmente é configurada a bomba e fechada a válvula B1:
Em seguida é configurado o tubo o qual vai ser realizado ensaio, desliga todos os demais e o conecta com o Manômetro em U o qual vai realizar a medição da perda de carga:
Em seguida é realizado o acionamento da bomba e é feito o ensaio com diferentes tubos de diferentes materiais e diâmetros. Também foi realizado o estudo com diferentes vazões:
Os resultados dos ensaios são os seguintes:
	Material
	Tubo (mm)
	Manômetro (mmH20)
	Rotâmetro, Vazão (LPH)
	Vazão (m3/s)
	
	
	
	
	
	
	PVC
	32
	60
	4600
	1,30E-03
	
	
	
	10
	1600
	4,44E-04
	
	
	
	0
	300
	8,33E-05
	
	PVC
	25
	180
	4400
	1,22E-03
	
	
	
	40
	1700
	4,72E-04
	
	
	
	0
	500
	1,39E-04
	
	Cobre
	28
	88
	4500
	1,25E-03
	
	
	
	22
	1800
	5,00E-04
	
	
	
	7
	500
	1,39E-04
	
	Acrílico
	22
	194
	4100
	1,14E-03
	
	
	
	44
	1700
	4,72E-04
	
	
	
	6
	500
	1,39E-04
	
4 AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS
1. O cálculo da perda de carga utilizando o DIAGRAMA DE MOODY (teórico).
	
1- PVC 32 mm 
Rugosidade do PVC e= 0,0015 mm
2- PVC 25 mm 
Rugosidade do PVC e= 0,0015 mm
3- Cobre 28 mm 
Rugosidade do Cobre e= 0,0015 mm
4- Acrílico 22 mm 
Rugosidade do Cobre e= 0,0015 mm
2. O cálculo do desvio relativo em relação às perdas de carga obtidas teoricamente e a lida no manômetro U no experimento.
	PVC 32 mm – 28%
PVC 25 mm – 40,6%
Cobre 28 mm – 42,9%
Acrílico 22 mm – 373%
3. Quais são as principais fontes de erros para este experimento? A discrepância foi grande entre os valores teóricos e experimentais? Para os cálculos, considere que a distância entre os pontos de tomada de pressão é de um metro em qualquer uma das linhas.
	Por não poder ser realizada a medição da rugosidade em tempo real, quando há materiais que nominalmente são perfeitamente lisos, como o Acrílico, a discrepância entre os valores teóricos e experimentais é muito alto.
4. Qual a influência do diâmetro da tubulação, do material e da vazão na perda de carga distribuída? 
	Quanto menor o diâmetro da tubulação maior a perda de carga.
	RELATÓRIO 4
TROCADORES DE CALOR
1 OBJETIVOS
- Compreender o funcionamento de um trocador de calor; - identificar qual tipo de trocador de calor possui melhor eficiência trifásica; 
- Entender a influência da vazão na transferência de calor.
2 METODOLOGIA, PROCEDIMENTOS E RESULTADOS
Inicialmente é realizada a montagem do experimento no simulador de Laboratório Virtual Algetec. É feita a seleção do trocador de calor e colocado na bancada:
Em seguida é feita a configuração do painel para iniciar o aquecimento do sistema:
Logo após,são abertas as válvulas e ligado as bombas que permearam liquido com certa vazão definida pelo potenciômetro do painel:
Por fim, os resultados adquiridos foram catalogados a seguir:
	Trocador
	Tempo Aquecer (s)
	vazão (l/min)
	T1 inicial ~ final
	T2 inicial ~ final
	T3 inicial ~ final
	T4 inicial ~ final
	T5 inicial ~ final
	
	
	
	valor (ºC)
	tempo -0,01(s)
	valor (ºC)
	tempo -0,01(s)
	valor (ºC)
	tempo -0,01(s)
	valor (ºC)
	tempo -0,01(s)
	valor (ºC)
	tempo -0,01(s)
	Tubo concêntrico
	7,1
	11,12
	27,00 ~ 63,00
	30
	27,00 ~ 32,66
	4
	27,00 ~ 36,06
	4
	27,00 ~ 42,58
	8
	27,00 ~ 63,00 
	30
	Casco tubo
	8
	15,09
	29,79 ~ 62,79
	30
	27,00 ~ 32,76
	4
	27,00 ~ 36,17
	4
	27,00 ~ 42,58
	8
	29,79 ~ 63,00
	30
	Casco tubo
	8
	9,56
	27,00 ~ 63,00
	30
	27,00 ~ 32,66
	4
	27,00 ~ 36,06
	4
	27,00 ~ 42,58
	8
	27,00 ~ 63,00 
	30
	Placas
	7,4
	16,43
	27,00 ~ 63,00
	30
	27,00 ~ 32,62
	4
	27,00 ~ 36,08
	4
	27,00 ~ 42,60
	8
	27,00 ~ 63,00 
	30
4 AVALIANDO RESULTADOS
1. Quais as principais vantagens da utilização de trocadores de calor? 
	Eficiência térmica e energética, além de haver redução de ruídos e maior precisão de controle térmico.
2. Qual tipo de trocador é mais utilizado na indústria de alimentos? Justifique.
	Trocador de placas já que há uma maior facilidade de realizar a higienização do equipamento.
 
3. Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de calor?
	O estado do fluido e sua natureza, além dos coeficientes de temperatura e pressão máxima do tipo de serviço a ser aplicado, além da facilidade de higienização e manutenção.
4. Qual a influência da vazão na transferência de calor?
	Se a vazão de água quente aumenta e a de água fria é menor ou igual há uma queda de performance do equipamento. Já se a vazão de água fria é maior há um aumento na eficiência do equipamento.
2
image4.png
image5.png
image6.png
image7.png
image8.png
image9.png
image10.png
image11.png
image12.png
image13.png
image14.png
image1.png
image2.png
image3.png