dem / ste transmissão de calor ensaio laboratorial estudo experimental da relação entre os...

DEM / STE

Transmissão de Calor

Ensaio Laboratorial

Estudo experimental da relação

entre os números de

Nusselt, Reynolds, e Prandtl

DEM / STEEstudo experimental da relação entre os números de Nusselt, Reynolds, e Prandtl

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


Data : 14 a 18 de Novembro

11h00 às 19h00

Local : Pavilhão de Mecânica ICave (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

(duração : cerca de 1h00)


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


Instalação experimental

Unidade daP.A. Hilton Ltd.


Escoamento no interior de um tubo

Re > 104

Dittus-Boelter

Nu = 0,0225 Re 0,8 Pr 1/3 [1+(Di / L) 0,7] ( /w) 0,14


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


Como obter aqueles parâmetros ?

A partir de regressões lineares de

ln Re

ln Pr

ln Nu

e da comparação de Nu com (Re C2 Pr C3 )

os vossos valores, evidentemente


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 quentepara 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 )


T entrada da água quente

T saída da água quente

T entrada da água fria

T saída da água fria

T extremo do tubo (entrada da água quente)

T extremo do tubo (saída da água quente)

(termopares tipo K)

Visor e comutador

Regulação e leitura do caudal de água quente

Regulação e leitura do caudal de água fria

Regulação do aquecimento da água


Procedimento :

VER GUIA DO ENSAIO ! 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 !


Aspectos operacionais (e não só) :

• ir preparado (como já foi dito !)

• levar máquina de calcular

• de preferência, levar um PC portátil com a folha de cálculo

• fazer uma folha de cálculo antes de ir para o ensaio

• levar uma tabela com as propriedades da águaem função da temperatura

• colocar no PC as funções dadas no Guiapara o cálculo das propriedades

ou


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 !



• 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)



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)



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 e de (ver sugestões no Guia)



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 ?


Be sure brainis in gear

before engagingmouth


Be sure brainis in gear

before engaginginto action


(prazo de entrega do relatório : 5 dias úteis)

Relatório

Ver as indicações no Guia !

• 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

Estrutura :


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)

Relatório


Dúvidas ?


Bom trabalho !

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