Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 86
O aumento de pressão, , de um líquido escoando em regime permanente através de uma bomba centrífuga depende do diâmetro da bomba, , da velocidade angular do rotor, , da vazão volumétrica, , e da massa específica, . A tabela fornece dados para o protótipo e para um modelo de bomba geometricamente semelhante. Para condições correspondentes à semelhança dinâmica entre as bombas modelo e protótipo, calcule os valores que faltam na tabela.
Passo 1
Neste problema será necessário obter os parâmetros adimensionais característicos do problema e a partir deles, por meio de semelhança dinâmica, os adimensionais obtidos a fim de obter os parâmetros ausentes da tabela.
Para resolver o problema será necessário o uso do Teorema de Buckingham.
Os parâmetros conhecidos estão presentes na tabela do enunciado.
Passo 2
Definindo os parâmetros dimensionais conforme apresentados no enunciado: aumento de pressão (), velocidade angular (), vazão (), diâmetro da bomba () e massa específica ().
Logo o número de parâmetros dimensionais é:
Passo 3
Escolhendo as dimensões primárias:
-
-
-
-
-
Logo, as dimensões primárias são , e , ou seja:
Passo 4
Os parâmetros repentes serão .
Neste problema como parâmetros repetentes serão escolhidos , e , os quais representam as características dinâmica, cinética e geométrica, respectivamente.
Passo 5
Número de parâmetros adimensionais ():
Passo 6
Os adimensionais a serem obtidos podem ser escritos como:
-
Montando o sistema linear:
Resolvendo o sistema:
Logo:
De forma que vale:
-
Montando o sistema linear:
Resolvendo o sistema:
Logo:
De forma que vale:
Passo 7
Na Tabela do enunciado não são conhecidos a vazão do protótipo e o aumento de pressão do modelo, então serão utilizados os adimensionais obtidos:
- Vazão do protótipo
A partir do adimensional , garantido semelhança geométrica e cinética, a semelhança dinâmica fornecerá:
Logo, a vazão do protótipo pode ser escrita como:
Utilizando os valores numéricos conhecidos:
A vazão do protótipo vale:
- Aumento de pressão do modelo
A partir do adimensional , garantido semelhança geométrica e cinética, a semelhança dinâmica fornecerá:
Logo, o aumento de pressão do modelo pode ser escrita como:
Utilizando os valores numéricos conhecidos:
O aumento de pressão do modelo vale: