Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 73
Um tanque ventilado deve ser enchido com óleo combustível com e de um reservatório subterrâneo, usando uma mangueira plástica de 20 m de comprimento e 5 cm de diâmetro, com uma entrada ligeiramente arredondada e duas curvas suaves de . A diferença de elevação entre o nível do óleo do reservatório e a parte superior do tanque onde a mangueira é descarregada é de 5 m. A capacidade do tanque é de 18 m³ e o tempo de preenchimento é de 30 min. Considerando que o fator de correçäo da energia cinética na descarga da mangueira seja 1,05 e supondo uma eficiência geral da bomba de 82%, determine a entrada necessária de potência na bomba.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Primeiramente, para o problema, assumimos que:
1. O fluxo é constante e incompressível.
2. Os efeitos de entrada são insignificantes e, portanto, o fluxo é totalmente desenvolvido.
3. O fluxo é turbulento, de modo que o valor tabulado dos coeficientes de perda possa ser usado (a ser verificado).
4. Óleo combustível o nível permanece constante.
5. O reservatório está aberto para a atmosfera.
Do problema, temos:
Ainda temos que a perda é para uma entrada ligeiramente arredondada e para uma curva suave de 90 ° (flangeada).
Passo 2
Para a avaliação da profundidade, diferença de pressão e/ou perda de carga, sempre necessitaremos lembrar da equação da perda de carga:
Escolhemos o ponto 1 na superfície livre de óleo no reservatório e o ponto 2 na saída da mangueira.
Observamos que o fluido em ambos os pontos está aberto para a atmosfera (e, portanto, ) e a velocidade do fluido no ponto 1 é zero (). Tomamos a superfície livre do reservatório como o nível de referência (). Então a equação de energia para o volume de controle entre esses dois pontos simplifica a:
Onde a perda de carga é encontrada pela equação da perda de carga menor somado com a perda de carga maior, assim:
Passo 3
A vazão, o número de Reynolds, e o fator de atrito em cada tubo são expressos como:
E
Agora, o número de Reynolds é expresso:
E o fator de atrito é expresso como:
Resolvendo de forma iterativa (ferramenta Solve, do Excel), encontramos .
Passo 4
A perda de carga total é expressa como:
Assim:
E por fim, substituindo os valores na equação 2:
Portanto, a entrada necessária de potência na bomba pode ser determinada por:
Obs: O números de Reynolds está na ordem de , portanto a verificação se o regime é turbulento foi realizada.
Resposta
Portanto: