DEM
STE
Transmissão de Calor
Ensaio Laboratorial
Estudo experimental da relação
entre os números de
Nusselt, Reynolds, e Prandtl
Estudo experimental da relação entre os números de Nusselt, Reynolds, e Prandtl
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O trabalho laboratorial é obrigatório
A nota mínima exigida é de 8,0 valores
O peso na ponderação com nota de exame é de 20%
Prazo de entrega do relatório : 5 dias úteis
Grupos de 3 ou 4 alunos
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Estudo experimental da relação entre os números de Nusselt, Reynolds, e Prandtl
Data : 14 a 18 de Novembro
11h00 às 19h00
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(duração : cerca de 1h00)
Local : Pavilhão de Mecânica I
Cave (ou r/c) perto do EA5
Entrada pela Torre ou por Mecânica I
Descer as escadas junto ao EA5
Porta à esquerda ao fundo das escadas
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Objectivo :
determinar experimentalmente a relação entre
os números de Nusselt, Reynolds, e Prandtl
para escoamentos turbulentos no interior de um tubo
comparar a relação obtida com outras disponíveis
na literatura para o caso estudado
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Instalação experimental
Unidade da
P.A. Hilton Ltd.
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Escoamento no interior de um tubo
Re > 104
Dittus-Boelter
Nu = 0,0225 Re 0,8 Pr 1/3
Dois ensaios distintos
(mas muito semelhantes) :
um a Pr constante
um a Re constante
(permite determinar )
(permite determinar )
O conjunto dos dois permite determinar a constante
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Como obter aqueles parâmetros ?
A partir de regressões lineares de
ln Re
ln Pr
os vossos valores, evidentemente
ln Nu
e da comparação de Nu com (Re C2 Pr C3 )
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Balanço térmico à água quente
Balanço térmico à água fria
∴
é necessário medir as temperaturas de entrada
e de saída, assim como os caudais
Cálculo da potência térmica cedida pela água quente
para a parede do permutador
∴
é necessário medir as temperaturas do tubo
nos dois extremos do permutador
(atenção às propriedades da água e sua variação com T )
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T entrada da água quente
T saída da água fria
T extremo do tubo
(entrada da água quente)
(termopares tipo K)
Visor e comutador
Regulação do aquecimento da água
T saída da água quente
T entrada da água fria
T extremo do tubo
(saída da água quente)
Regulação e leitura do caudal de água fria
Regulação e leitura do caudal de água quente
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Procedimento :
ESTUDAR GUIA DO ENSAIO !
Não ir para o ensaio sem saber bem
o que tem que ser feito,
o que se poderá (deverá) esperar,
como realizar os cálculos,
e como interpretar depois os resultados !
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Aspectos operacionais (e não só) :
• fazer uma folha de cálculo antes de ir para o ensaio
• ir preparado (como já foi dito !)
• levar máquina de calcular
• de preferência, levar um PC portátil com a folha de cálculo
• levar uma tabela com as propriedades da água
em função da temperatura
ou
• colocar no PC as funções dadas no Guia
para o cálculo das propriedades
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Aspectos operacionais (e não só) - continuação:
• as medições são feitas em regime estacionário
∴
é necessário tempo para a unidade estabilizar
Pede-se bom senso e sensibilidade de engenheiro nesta situação
Nem esperar demasiado tempo (impossível terminar o trabalho em 1h00, além
de que pode haver flutuações no caudal e temperatura da água da rede), ...
… nem fazer tudo “a correr” (afastando-se claramente da situação estacionária)
O ÓPTIMO É INIMIGO DO BOM !
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Aspectos operacionais (e não só) - continuação:
• dos dois ensaios, cada grupo só fará um
(sou eu que decido qual), mas analisará os resultados
dos dois ensaios (eu forneço os dados para o ensaio
não realizado)
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Aspectos operacionais (e não só) - continuação:
Ensaio a número de Prandtl constante
Pr só depende das propriedades
∴
é necessário T da água quente constante
Variar a potência de aquecimento da água (e se necessário,
o caudal de água fria) de modo a manter T quando se varia
o caudal de água quente (ver sugestões no Guia)
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Aspectos operacionais (e não só) - continuação:
Ensaio a número de Reynolds constante
Re depende do caudal e das propriedades
∴
é necessário calcular os diferentes caudais da água
quente para cada temperatura média tendo em conta
os diferentes valores de ρ e de µ
(ver sugestões no Guia)
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Aspectos operacionais (e não só) - continuação:
Pensem antes de agir !
por exemplo:
• se diminuir o caudal de água quente e pretendermos
manter a temperatura média, a temperatura da água
quente à entrada deve manter-se, aumentar ou diminuir ?
• se diminuir o caudal e a temperatura média da água quente,
o Re diminui na mesma proporção que a diminuição do
caudal, diminuirá mais, ou diminuirá menos ?
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STE
Be sure brain
is in gear
before engaging
mouth
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Be sure brain
is in gear
before engaging
into action
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Relatório
(prazo de entrega do relatório : 5 dias úteis)
Ver as indicações no Guia !
Estrutura : • Capa
• Resumo
• 1 - Introdução
• 2 - Objectivos
• 3 - Instalação e Método Experimental
• 4 - Apresentação dos Resultados
• 5 - Discussão dos Resultados
• 6 - Conclusões e Recomendações
• 7 - Referências
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Relatório
O mais importante é, obviamente, o conteúdo !
Mas a forma também é importante !
Algumas recomendações (não exaustivas) relativas à forma :
• escrever todo o relatório no mesmo tempo verbal
• escrever todo o relatório com o mesmo sujeito verbal
• apresentar os dados, os resultados intermédios, e os resultados
finais sob a forma de tabelas (de preferências em tabelas separadas)
• cuidado com os algarismos significativos ! ! !
• as variáveis escrevem-se em itálico (excepto Re, Pr, Nu, …)
• numerar as equações (se escreverem muitas)
• referenciar todos os elementos do texto não-vossos (figuras, etc)
e distinguir Referências (o que foi referido) e Bibliografia
(o que foi consultado mas não explicitamente referido)
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Dúvidas ?
Bom trabalho !
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