Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 51
Qual tem um coeficiente de perda maior durante o escoamento no tubo: expansão gradual ou contração gradual? Por quê?
Passo 1
Temos a expansão repentina:
Em que temos na tabela 8-4 do capítulo 8 a seguinte fórmula:
E para contração repentina:
Temos a relação de um diagrama. Você pode encontrar este diagrama na tabela 8-4, página 303.
Passo 2
Vamos chutar valores e comparar cada resultado para termos uma noção e a partir disto ter uma conclusão.
Vamos assumir que a relação:
Para contração e para expansão.
Vamos assumir também que o escoamento é laminar e completamente desenvolvido, com isto, teremos um fator de correção de energia cinética .
Passo 3
Assumindo os itens do passo anterior, temos os seguintes :
Para expansão:
Para contração:
Consultando o diagrama, temos aproximadamente
Passo 4
Segundo os nossos cálculos a expansão possui um coeficiente de perda maior, perceba que mesmo se trocarmos o nosso escoamento para escoamento turbulento, diminuindo o nosso para , teríamos que a expansão continua tendo um coeficiente maior.
Devido a estes fatores podemos dizer que geralmente a expansão terá um coeficiente maior, mas, caso a relação de for maior, como , o coeficiente de perda de contração seria maior que o de expansão, por isto, geralmente o coeficiente de perda da expansão poderá ser maior.
Resposta
Geralmente o coeficiente de perda da expansão repentina será maior.