Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 82
Para uma dada vazão volumétrica e sistema de bombeamento, a perda de carga será maior para água quente ou água fria? Explique.
Passo 1
A perda de carga total, , é considerada como a soma das perdas maiores, , causadas por efeitos de atrito no escoamento completamente desenvolvido em tubos de seção constante, com as perdas localizadas, , causadas por entradas, acessórios, variações de área e outras. Matematicamente, a perda de carga total é dada por:
A perda de carga maior é definida como:
Já a perda de carga localizada é definida como:
Sendo o coeficiente de perda de carga e função de parâmetros do escoamento e do tubo.
Então, a perda de carga total é definida como:
Passo 2
Sabendo a expressão da perda de carga total é necessário avaliar o comportamento dos parâmetros de tal expressão com a alteração da temperatura do fluido.
Ao aumentar a temperatura da água o parâmetro viscosidade reduz e isso provoca algumas alterações no escoamento.
A redução da viscosidade eleva o número de Reynolds (), lembre-se que:
E o aumento do número de Reynolds implica na redução do fator de atrito (), de forma a reduzir a perda de carga maior.
O parâmetro (coeficiente de perda de carga) é escrito na forma:
Sendo o comprimento equivalente de tubo reto.
Nota-se que é diretamente proporcional ao fator de atrito, logo a queda do fator de atrito provocada pelo aumento da temperatura implicará na queda do coeficiente de perda de carga. Assim, a perda de carga localizada é reduzida com o aumento da temperatura.
Logo, pode-se afirmar que a perda de carga de um escoamento diminui com o aumento de temperatura.
Resposta
A perda de carga será maior para o caso de escoamento de água fria.