Trajetória e Fluxo de Jato Através de um Orifício

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Já a segunda medida foi feita com o bocal curto que na entrada possuia uma entrada com curva suave, no final do bocal diâmetro de 13 mm com uma abertura de 30º porém com comprimento de 2mm.

Tabela 1 - Dados coletados para o jato vertical e resultados dos cálculos.

Medida 1 (Orifício de constrição aguda)

Medida 2 (Orifício com curva suave na saída)

Diâmetro do jato

0,015 m

0,012 m

Coluna do orifício (pitot)[pic 12]

0,382 m

0,383 m

Coluna de água [pic 13]

0,385 m

0,384 m

[pic 14]

2,738 m

2,741 m⁄s

[pic 15]

2,748 m

2,745 m⁄s

[pic 16]

0,996

0,998

Com os dados da tabela 1 calculamos as velocidades que foram de 2,741 m/s e =2,748 m⁄s. Com esses valores calculamos o coeficiente de velocidade dado por = (eq.4). Substituindo os valores na equação obtemos o valor de , estes valores para medida um que e para um diametro de 12 mm.[pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21]

O coeficiente de descarga foi determinado medindo a quantidade de água descargada durante um período de tempo, enquanto a altura se mantém a um nível constante, assim:

(eq. 5)[pic 22]

Como e , substituindo na equação o coeficiente de descarga obtemos a equação abaixo:[pic 23][pic 24]

[pic 25]

Onde Q é a vazão medida.

Sabendo que o coeficiente de contração podemos encontrar a partir da relação das áreas, , mediante as medições das posições do jato para a altura do jato dado, o coeficiente já foi determinado mediante a medição das posições do jato para uma altura do orifício dado, no entanto não está dentro do alcance determinar o diâmetro do jato no plano da veia contracta (área do jato com o diâmetro mais pequeno), o coeficiente de descarga, , foi determinado no procedimento de vazão no orifício do experimento. Então , a razão entre a área do jato na veia contracta e a área do orificio, pode ser definido usando e o coeficiente de descarga [3]:[pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31]

[pic 32]

Tabela 2 - Dados coletados para o jato vertical e resultados dos cálculos.

Medida 1

(Orifício de constrição aguda)

Medida 2

(Orifício com curva suave na saída)

Diâmetro do jato (m)

0,015

0,012

(m )[pic 33]

0,382

0,383

(m)[pic 34]

0,618

0,619

V([pic 35]

0,025

0,025

t (s)

70 s

82 s

Q ()[pic 36]

3,571 x[pic 37]

3,049 x[pic 38]

[pic 39]

1,113

0,985

[pic 40]

1,109

0,983

Com os valores de H01/2 e com as vazões medidas traçamos um gráfico, onde a inclinação corresponde ao coeficiente de descarga Cd, desenvolvido anteriormente, ver equação 6.

[pic 41]

Figura 3 - Relação entre a Vazão e a coluna de água

Experimento do jato horizontal.

A medida 1 foi feita com um bocal de formato cilíndrico com diâmetro de saída igual a 13 mm, já a segunda medida foi feita com o bocal que tinha um diâmetro menor no início de 13 mm e na saída um diâmetro maior de 26 mm.

Para o jato horizontal calculamos uma equação para a trajetória ideal do jato assim como a velocidade de saída do escoamento.

Considerando a trajetória de um jato formado por uma descarga de água através de um orifício montada do lado do tanque como na figura 1B[2], o jato sofre uma aceleração para baixo de g devida a gravidade. Tomando a origem da coordenada na veia contrata e a aplicação das leis do movimento dos planos horizontal e vertical, logo ignorando qualquer efeito da resistência do ar na direção horizontal, temos na direção x e y respectivamente:

(eq.7) e y (eq.8)[pic 42][pic 43]

Onde V é a velocidade de saida U0 . Resolvendo simultaneamente, isolando t da equação de x, temos que a velocidade é U0 (eq.9) para diferentes valores de x e y. [pic 44]

Para o cálculo da equação da trajetória ideal (teórica), da equação de x temos que e da equação encontrada no experimento do jato vertical, , substituindo na equação de y obtemos a equação 10 da trajetória ideal:[pic 45][pic 46]

[pic 47]

[pic 48]

Figura 4 - Perfil do Jato horizontal traçado no papel milimetrado.

Tabela 3 - Pontos marcados no papel milímetro[4].

Medida