Enunciado

Para uma dada vazão volumétrica e sistema de bombeamento, a perda de carga será maior para água quente ou água fria? Explique.

Passo 1

A perda de carga total, h l t , é considerada como a soma das perdas maiores, h l , causadas por efeitos de atrito no escoamento completamente desenvolvido em tubos de seção constante, com as perdas localizadas, h l m , causadas por entradas, acessórios, variações de área e outras. Matematicamente, a perda de carga total é dada por:

h l t = h l + h l m

A perda de carga maior é definida como:

h l = f L D V - 2 2

Já a perda de carga localizada é definida como:

h l = K V - 2 2

Sendo K o coeficiente de perda de carga e função de parâmetros do escoamento e do tubo.

Então, a perda de carga total é definida como:

h l t = f L D V - 2 2 + K V - 2 2

Passo 2

Sabendo a expressão da perda de carga total é necessário avaliar o comportamento dos parâmetros de tal expressão com a alteração da temperatura do fluido.

Ao aumentar a temperatura da água o parâmetro viscosidade reduz e isso provoca algumas alterações no escoamento.

A redução da viscosidade eleva o número de Reynolds ( R e ), lembre-se que:

R e = ρ V - D μ

E o aumento do número de Reynolds implica na redução do fator de atrito ( f ), de forma a reduzir a perda de carga maior.

O parâmetro K (coeficiente de perda de carga) é escrito na forma:

K = f L e D

Sendo L e o comprimento equivalente de tubo reto.

Nota-se que K é diretamente proporcional ao fator de atrito, logo a queda do fator de atrito provocada pelo aumento da temperatura implicará na queda do coeficiente de perda de carga. Assim, a perda de carga localizada é reduzida com o aumento da temperatura.

Logo, pode-se afirmar que a perda de carga de um escoamento diminui com o aumento de temperatura.

Resposta

A perda de carga será maior para o caso de escoamento de água fria.

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