Exp Placa Orificio Lab Mec Flu 1

Universidade Paulista - UNIP
Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas

Laboratório de Mecânica dos Fluidos

EXPERIMENTO 2
Medidores de Vazão por Obstrução:
Bocal e Placa de Orifício

Objetivo
O objetivo do experimento é compreender a teoria e a prática dos medidores de vazão por obstrução.
Breve introdução teórica
A maioria dos medidores de vazão de restrição (redução de área) para escoamentos internos baseiam-se no princípio da aceleração de uma corrente fluida através de alguma forma de estreitamento.

A ideia é que a variação na velocidade leva a uma variação na pressão. Este ∆p pode ser medido com a utilização de um medidor de pressão diferencial ou de um manômetro, e a vazão inferida a partir de uma análise teórica ou de uma correlação experimental para o dispositivo. A separação do escoamento na borda viva da garganta do estreitamento causa a formação de uma zona de recirculação. A corrente principal do escoamento continua a acelerar após a garganta, formando uma venacontracta na seção e em seguida desacelera para preencher o tubo.
A vazão teórica pode ser relacionada com o diferencial de pressão entre duas seções de medida pela aplicação das equações da continuidade e de Bernoulli.
஠
஠
Continuidade: Q = ସ Dଵଶ Vଵ = ସ Dଶଶ Vଶ
Bernoulli: p଴ = pଵ + ρVଵଶ = pଶ + ρVଶଶ
ଵ
ଶ

ଵ
ଶ

Considerando pଵ − pଶ = ∆P , pelas equações acima tem-se:

1
16Qଶ
πଶ Vଶଶ Dସଶ
16πଶ Vଶଶ Dସଶ
ଶ
ଶሻ
ଶ
ଶ
ଶ
pଵ − pଶ = ρሺVଶ − Vଵ ↔ Vଵ = ଶ ସ ↔ Q =
↔ Vଵ =
= ସ ↔
2
16
16πଶ
π Dଶ
Dଵ
1
Vଶଶ Dସଶ
1 ଶ
Dସଶ
ଶ
∆P = ρ ቈVଶ − ቆ ସ ቇ቉ = ρVଶ ቆ1 − ସ ቇ ↔ Vଶଶ =
2
2
Dଵ
Dଵ

2. ∆P
↔
Dସଶ ρ ൬1 − ସ ൰
Dଵ

‫ۍ‬
‫ې‬
2. ∆P
‫ێ‬
‫ۑ‬
Vଶ =
ସ
‫ێ‬ρ ൬1 − Dଶ ൰‫ۑ‬
Dଵସ ‫ے‬
‫ۏ‬

ଵൗ
ଶ

Assim a vazão mássica teórica é dada por: mሶ୲ୣó୰୧ୡ୭ = ρVଶ Aଶ = ρAଶ

2. ∆P
↔ ‫ܕ‬ሶ‫܍ܜ‬ó‫= ܗ܋ܑܚ‬
ඩ
Dସଶ ρ ൬1 − ସ ൰
Dଵ

‫ۯ‬૛

ඩ૚ − ൭‫ ۯ‬૛ൗ ൱
‫ۯ‬૚

૛

ඥ૛ૉ∆‫۾‬

Porém diversos fatores limitam a utilização dessa equação porque quando a venacontracta é pronunciada (placa de orifício) a área 2 é desconhecida. Além disso, temos o efeito do atrito que prejudica na