Redes de tubulação e perdas de pressão

1. Fabricação do sistema de tubulação (ver esquema e fotografia, Fig. 2)

1. Afixar (fita ou cola) um pequeno reservatório de água plástica à superfície de trabalho. Se for um recipiente coberto, faça furos na tampa para as linhas de água de entrada e saída e cabo de alimentação da bomba.
2. Monte a pequena bomba submersível no reservatório.
3. Monte o rotametro (medidor de fluxo de água) verticalmente na área de trabalho. Pode ajudar a amarrar o rotametro a um pequeno feixe vertical ou suporte L para mantê-lo ereto. Conecte um tubo de fluxo da saída da bomba à entrada do rotametro (porta inferior).
4. Conecte tees de encaixe de compressão plástica às duas extremidades de uma seção de tubo plástico rígido (recomendo comprimento L ~ 0,3 m, diâmetro interno do tubo D ~ 6,4 mm). Monte as tees nos grampos do tubo. Conecte a tubulação de borracha de uma camiseta (entrada) à saída do rotametro. Conecte tubos de borracha do outro tee (saída) ao reservatório.
5. Construa um segundo conjunto com dois encaixes de tee montados. Enrole um comprimento de tubos de plástico macio enrolados helicamente em torno de um núcleo cilíndrico (recomendo tubo de papelão, R ~ 30 mm e ~5 envoltórios de tubo). As amarras ou grampos podem ajudar a manter o tubo enrolado. Instale as duas extremidades livres da tubulação nos encaixes do tee.
6. Construa um terceiro conjunto com dois encaixes de tee montados. Conecte quatro (ou mais) cotovelos com comprimentos curtos de tubo plástico rígido entre as tees. O uso de vários cotovelos amplifica a leitura da queda de pressão, melhorando a precisão da medição.
7. Instale tubos plásticos rígidos claros (~0,6 m) nas portas abertas nos encaixes de seis tees. Use um nível para garantir que os tubos sejam verticais. Estes tubos serão os manômetros (dispositivos de medição de pressão).
8. Encha o reservatório com água.

2. Operação

1. Tubo reto: Ligue a bomba e ajuste a válvula rotamétrica para variar as taxas de fluxo de água. Para cada caso, registo da vazão da água e do nível vertical da água em cada tubo de manômetro. Regissuor a queda de pressão com base na diferença nos níveis de manômetro (Eqn. 1).
2. Tubo enrolado: Conecte a entrada da seção de teste enrolada à saída do rotametro e a saída da seção de teste ao reservatório. Como no Passo 2.1, registo da vazão de água e queda de pressão para uma série de taxas de fluxo.
3. Encaixes de cotovelo: Conecte a seção de teste de encaixe do cotovelo ao rotador e ao reservatório. Colete um conjunto de medidas de fluxo e pressão, como na Etapa 2.2.

3. Análise

1. Para a caixa do tubo reto, avalie o número de Reynolds e o fator de atrito f (Eqn. 2). Avalie as incertezas do número de Reynolds e do fator de atrito (Eqn. 6). Aqui e_ΔP é a incerteza nas medidas de pressão ( , é a incerteza no nível do manômetro), e e_U é a incerteza na velocidade média do canal (da folha de dados do rotametro, com incerteza típica de 3 a 5% do alcance). Para água em temperatura ambiente (22°C), ρ = 998 kg m^-3 e μ = 0,001 kg m^-1 s^-1.
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2. Compare os resultados do fator de atrito da Etapa 3.1 com os modelos analíticos (Eqn. 3).
3. Repita o passo 3.1 para a caixa do tubo enrolado. Desta vez, subtraia a queda de pressão prevista (Eqns. 2-3) para a parte reta da seção de teste de ΔP. Aqui assumimos que a incerteza na correção da pressão em linha reta é insignificante. Compare fatores de atrito medidos com valores da correlação (Eqn. 4).
4. Repita o passo 3.2 para a caixa de encaixe do cotovelo. Subtraia a queda de pressão prevista para os comprimentos retos da tubulação entre os encaixes do cotovelo para obter uma perda de pressão corrigida . Avalie o comprimento equivalente e a incerteza para cada cotovelo. Aqui, N_e é o número de cotovelos de cano.
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5. Compare o resultado de comprimento equivalente(L_e/D) com os valores típicos relatados (~30).