ROTEIRO DE EXPERIMENTOS ENG1120 LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA
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- Beatriz Castelo Paiva
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1 ROTEIRO DE EXPERIMENTOS ENG0 LABORATÓRIO DE HIDRÁULICA PROFESSORA: JORDANA MOURA CAETANO GOIÂNIA, GO 05-
2 Sumário ª Experiência: Determinação da vazão real no Tubo Diafragma... ª Experiência: Determinação do fator de atrito no tubo liso ª Experiência: Determinação do coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians no tubo liso ª Experiência: Determinação do fator de atrito no tubo rugoso ª Experiência: Determinação do coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians no tubo rugoso... 6ª Experiência: Determinação da perda de carga localizada no Registro de Gaveta ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros dos três reservatórios ª Experiência: Determinação dos coeficientes de descarga, contração e velocidade no orifício de fundo ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Retangular com duas contrações ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor de Parede Espessa... ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Triangular... 3 a Experiência: Determinação da carga de pressão fornecida pela bomba ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros do fenômeno do Ressalto Hidráulico... 6
3 - FÓRMULAS PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ª Experiência: Determinação da vazão real no Tubo Diafragma.- Para a vazão no Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação. S 0 S = m S 0 = m S Equação. Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação.3 h = L L, em mca Equação.4 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação.5 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6..- Número de Reynolds (Re) R e = V D ν Equação.6 V = velocidade da água no tubo, em m/s; D = Diâmetro do tubo, m; = Viscosidade cinemática, em m /s..3- Para a vazão real no Tubo Diafragma Q = C Q S m { g (d Hg ) Δh} Equação.7
4 C Q = Coeficiente de vazão do medidor; A d = área do orifício dado por: A d = S m Equação.8 S = área do tubo; = peso específico da água. Determinar a viscosidade cinemática da água na temperatura obtida; Determinar o número de Reynolds e determinar o C Q na tabela fornecida. ) DADOS - Diâmetro do tubo = 7,80 cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - água = 9,79 kn/m 3 ; - = Viscosidade cinemática determinada pelo gráfico 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Água; - Régua; - Termômetro; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Determinar o coeficiente de vazão fornecido pela norma DIN; - Determinar a vazão real no tubo diafragma; - Comparar as vazões em termos de erro; - Tirar conclusões. 3
5 4
6 5
7 - FÓRMULAS: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ª Experiência: Determinação do fator de atrito no tubo liso.- Perda de carga e perda de carga unitária no conduto V hp = f L D g (Fórmula Universal) Equação. Lembrando que: hp = (d Hg ) Δh, em mca Equação. J = hp L, em m m Equação.3 Δh = L L, em mca Equação.4.- Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação.5 S 0 S = m S 0 = m S Equação.6 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação.7 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação.8 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. ) DADOS - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - d Hg = 3,6; - g = 9,8m/s ; 6
8 - Tubulação lisa de / ; - Comprimento da tubulação entre tomadas de pressão =,5 m. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Água; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS: - Calcular a perda de carga total ( hp ); - Calcular a perda de carga unitária ( J ); - Tirar conclusões. 7
9 3ª Experiência: Determinação do coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians no tubo liso - FÓRMULAS.- Perda de carga e perda de carga unitária no conduto J = 0,65 Q,85 C,85 (Hazen Willians) Equação 3. D4,87 hp = (d Hg ) Δh em mca Equação 3. J = hp L em m m Equação 3.3 Δh = L L em mca Equação Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação 3.5 S 0 S = m S 0 = m S Equação 3.6 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação 3.7 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação 3.8 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. ) DADOS - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - d Hg = 3,6; - g = 9,8m/s ; - Tubulação lisa de / ; 8
10 - Comprimento da tubulação entre tomadas de pressão =,5 m. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Água; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS: - Calcular a perda de carga total ( hp ); - Calcular a perda de carga unitária ( J ); - Tirar conclusões. 9
11 - FÓRMULAS PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS 4ª Experiência: Determinação do fator de atrito no tubo rugoso.- Perda de carga e perda de carga unitária no conduto V hp = f L D g (Fórmula Universal) Equação 4. Lembrando que: hp = (d Hg ) Δh em mca Equação 4. J = hp L, em m m Equação 4.3 Δh = L L, em mca Equação Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação 4.5 S 0 S = m S 0 = m S Equação 4.6 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação 4.7 h = L L, em mca Equação 4.8 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação 4.9 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. ) DADOS - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - d Hg = 3,6; 0
12 - g = 9,8m/s ; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS - Tubulação lisa de / ; - Comprimento da tubulação entre tomadas de pressão =,5 m. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Água; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Calcular a perda de carga total ( hp ); - Calcular a perda de carga unitária ( J ); - Tirar conclusões.
13 5ª Experiência: Determinação do coeficiente de rugosidade de Hazen-Willians no tubo rugoso - FÓRMULAS:.- Perda de carga e perda de carga unitária no conduto J = 0,65 Lembrando que: Q,85 C,85 (Hazen Willians) Equação 5. D4,87 hp = (d Hg ) Δh, em mca Equação 5. J = hp L, em m m Equação 5.3 Δh = L L, em mca Equação Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação 5.5 S 0 S = m S 0 = m S Equação 5.6 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação 5.7 h = L L, em mca Equação 5.8 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação 5.9 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. ) DADOS - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - d Hg = 3,6;
14 - g = 9,8m/s ; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS - Tubulação lisa de / ; - Comprimento da tubulação entre tomadas de pressão =,5 m. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Água; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Calcular a perda de carga total ( hp ); - Calcular a perda de carga unitária ( J ); - Tirar conclusões. 3
15 6ª Experiência: Determinação da perda de carga localizada no Registro de Gaveta FÓRMULAS.. Perda de carga nos condutos h p = (d Hg ) Δh, em mca Equação 6. Δh = L L, em mca (Tubo liso sem registro) Equação 6. h pr = (d Hg ) Δh, em mca Equação 6.3 Δh = L 3 L 4, em mca (Tubo liso com registro) Equação 6.4 h ploc = h pr h p (Perda de carga localizada no registro) Equação 6.5 h ploc = K P v g Equação Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação 6.7 S 0 S = m S 0 = m S Equação 6.8 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação 6.9 h = L L, em mca Equação 6.0 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação 6. S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. DADOS - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; 4
16 - d Hg = 3,6; - g = 9,8m/s. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS 3 MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubulação lisa de / ; - Tubulação lisa de / com registro de gaveta aberto; - Quadro de pressões manômetros. 4 OBJETIVOS - Calcular a perda localizada no registro (h ploc ); - Determinar o coeficiente de perda de carga localizada (K P ) do registro; - Tirar conclusões. 5
17 7ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros dos três reservatórios - FÓRMULAS Determinação da vazão pelo método direto Q = Vol, em m³/s Equação 7. Δt Vol = volume, em m 3 ; t = tempo, em s. ) DADOS Obter os dados dos três reservatórios 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Proveta graduada (000 ml); - Termômetro - Cronômetro; - Régua - Água; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Calcular a vazão quando o reservatório e são abastecedores; - Quando o reservatório passa de abastecedor a receptor, por quê? 3- Calcular a vazão quando o reservatório é abastecedor e é receptor; 4- Calcular a vazão no reservatório 3 (receptor) nas situações e 3 5- Tirar conclusões. 6
18 8ª Experiência: Determinação dos coeficientes de descarga, contração e velocidade no orifício de fundo - FÓRMULAS:.- Para a vazão no Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação 8. S 0 S = m s S 0 = m S Equação 8. Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação 8.3 h = L L, em mca Equação 8.4 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação 8.5 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6..- Vazão no orifício de fundo Q = c d A 0 g h Equação 8.6 c d = cd ( + 0,5 K) Equação 8.7 K = perímetro da parte suprimida perímetro do orifício cd = coeficiente de descarga; K = coeficiente de forma; A 0 = área do orifício, em m²; h = carga do orifício, em m..3- Coeficiente de Contração (cc) e Velocidade (cv) Equação 8.8 cd = cv cc Equação 8.9 7
19 cc = A sc A 0 Equação 8.0 cc = coeficiente de contração; A SC = área da seção contraída, m²; A 0 = área do orifício, m². ) DADOS - Diâmetro do tubo = 7,80 cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - água = 9,79 kn/m 3. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Canal retangular com comporta de fundo; - Água; - Régua; - Termômetro; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Determinar o coeficiente de vazão fornecido (cd); - Determinar o coeficiente de contração (cc); - Comparar o coeficiente de velocidade (cv); - Tirar conclusões. 8
20 9ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Retangular com duas contrações - FÓRMULAS:.- Vertedor Retangular com duas contrações Q =,838 L H 3 (Francis) Equação 9. contrações: L = L 0, H Equação 9. L = largura do vertedor, em m; H = Carga do vertedor, em m..- Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação 9.3 S 0 S = m S 0 = m S Equação 9.4 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação 9.5 h = L L, em mca Equação 9.6 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação 9.7 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. ) DADOS - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6 cm; - Valor de m = 0,45; 9
21 - Valor de K = 0,676; - g = 9,8 m/s. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Vertedor retangular de duas contrações; - Água; - Régua; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Determinar a vazão no vertedor retangular de duas contrações; - Determinar a vazão no tubo diafragma; - Comparar as vazões em termos de erro; - Tirar conclusões. 0
22 0ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor de Parede Espessa - FÓRMULAS.- Vertedor de Parede Espessa Q =,7 L H 3 Equação 0. H = Carga do vertedor, em m..- Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação 0. S 0 S = m S 0 = m S Equação 0.3 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação 0.4 h = L L, em mca Equação 0.5 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação 0.6 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. ) DADOS - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - d hg = 3,6; - g = 9,8m/s.
23 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Tubo Diafragma; - Quadro de pressões manômetro; - Vertedor de parede espessa; - Água; - Régua; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Determinar a vazão no vertedor de parede espessa; - Determinar a vazão no tubo diafragma; - Comparar as vazões em termos de erro; - Tirar conclusões.
24 - FÓRMULAS PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS ª Experiência: Determinação da vazão no Vertedor Triangular.- Vertedor Triangular Q =,4 H 5 Equação. H = Carga do vertedor, em m..- Tubo Diafragma Q = K S 0 { g (d Hg ) h} Equação. S 0 S = m S 0 = m S Equação.3 Q = K S m { g (d Hg ) h} Equação.4 h = L L, em mca Equação.5 Lembrando que: Q = V S, em m 3 s Equação.6 S 0 = seção interna da tubulação, em m²; g = aceleração gravitacional, em m/s²; h = variação na altura da coluna do manômetro, em m; d Hg = densidade relativa do mercúrio, igual a 3,6. ) DADOS: - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6cm; - Valor de m = 0,45; - Valor de K = 0,676; - d hg = 3,6; - g = 9,8m/s. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA 3
25 - Tubo Diafragma; PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS - Quadro de pressões manômetro; - Vertedor triangular; - Água; - Régua; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Determinar a vazão no vertedor triangular; - Determinar a vazão no tubo diafragma; - Comparar as vazões em termos de erro; - Tirar conclusões. 4
26 a Experiência: Determinação da carga de pressão fornecida pela bomba - FÓRMULAS P P = γ h Equação. P = pressão, N/m²; γ = peso específico, N/m³; h = diferença de cota, m. ) DADOS: - Diâmetro do tubo = 3 = 7,6cm; - d hg = 3,6; - γ = N/m³. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Quadro de pressões manômetro; - Água; - Régua; - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Determinar a carga de pressão fornecida pela bomba; - Tirar conclusões. 5
27 3ª Experiência: Visualização e determinação dos parâmetros do fenômeno do Ressalto Hidráulico - FÓRMULAS Dissipação de Energia - E ΔE = (y y ) 3 4 y y, em m Equação 3. y e y = alturas conjugadas do ressalto. Cálculo de Q: Q gb = y y + y y Equação 3. Q = vazão no canal, em m 3 /s; b = largura do canal. Cálculo da potência dissipada (Pd): P d = γ Q ΔE 75η Equação 3.3 P d = potência dissipada, em W; = rendimento =. ) DADOS Obter os dados do ressalto hidráulico. 3) MATERIAL PARA EXPERIÊNCIA - Módulo Experimental de hidráulica. 4) OBJETIVOS - Obter os valores de y, y e y no ressalto hidráulico; - Calcular a dissipação de energia ou perda de carga no ressalto; 6
28 3- Calcular a vazão unitária e a vazão no canal; 4- Calcular a potência dissipada no ressalto; 5- Tirar conclusões. 7
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