Determine a perda de carga distribuída para um escoamento nos seguintes casos:
Água (
), Concreto,
;
Água (
Passo 1
O enunciado pede a perda de carga distribuída num escoamento de água em um tubo de concreto de diâmetro
,m e comprimento
,m, com vazão volumétrica
,
/s. Vamos usar a fórmula de Darcy–Weisbach para perda de carga distribuída e o fator de atrito obtido por uma fórmula explícita (Swamee–Jain), já que conhecemos a viscosidade dinâmica
,kg/(
) e a densidade
,kg/
.
Passo 2
Calcular a velocidade média do fluido no tubo a partir de
Substituindo os valores:
Passo 3
Determinar o número de Reynolds para caracterizar o regime de escoamento, pela definição
Com
,kg/
,
,m/s,
,m e
,kg/(
):
o que indica escoamento turbulento.
Passo 4
Calcular o fator de atrito de Darcy
para tubo de concreto. Assumindo rugosidade absoluta típica
,mm
,m, usamos a fórmula de Swamee–Jain:
Primeiro, a razão
e o termo
:
Logo o somatório é
e
Passo 5
Aplicar a fórmula de Darcy–Weisbach para perda de carga distribuída por metro:
onde
,m/
. Substituindo
,
,m/s e
,m:
Para o comprimento total
,m, a perda de carga é
Resposta
A perda de carga distribuída é
ou seja,
,m ao longo de
,m de tubo.