Uma queda de pressão de 200 kPa não deve ser excedida em um tubo horizontal de 4 cm de diâmetro e 100 m de comprimento. Estime a vazão máxima se água a
é transportada e o tubo for de:
(b) Ferro forjado
(b) Ferro forjado
Passo 1
O enunciado pede a vazão máxima em um tubo horizontal de diâmetro interno
,m e comprimento
,m, sujeita a uma queda de pressão
,kPa, transportando água a
C. O conteúdo principal é perda de carga por atrito em escoamento interno, usando a equação de Darcy–Weisbach e a relação de Colebrook (ou Swamee–Jain) para obter o fator de atrito
.
Passo 2
A equação de Darcy–Weisbach relaciona queda de pressão com a velocidade média
:
Isolando
,
Passo 3
Precisamos de
e da viscosidade cinemática
da água a
C, e da rugosidade absoluta
do ferro forjado:
,kg/
,
,
/s,
,mm
,m.
O fator de atrito em escoamento turbulento é dado pela fórmula explícita de Swamee–Jain:
O fator de atrito em escoamento turbulento é dado pela fórmula explícita de Swamee–Jain:
onde
. Faremos uma iteração: chute inicial
.
Passo 4
- Com
,
- Calcule
por Swamee–Jain:
- Atualizando
:
Passo 5
A vazão volumétrica é
Em litros por segundo,
,L/s, ou em
/h,
,
/h.
Resposta
A vazão máxima é