Estudo experimental comparativo da queda de pressão em um tubo liso com e sem direcionador espiral em uma bancada hidráulica

Abstract

Em escoamentos internos de tubulações circulares na indústria de máquinas operatrizes, como é o caso das fresadoras, retíficas e prensas hidráulicas, é desejável que o regime do escoamento seja laminar e com a menor perda de carga possível, atendendo assim à necessidade de menor potência de acionamento da bomba. Com o intuito de investigar o aumento ou a redução de perda de carga, este trabalho apresenta um estudo experimental da avaliação comparativa da queda de pressão em um tubo liso utilizando diferentes dispositivos geradores de rotação com aletas internas em formato espiral. A variação da queda de pressão é comparada através de um tubo liso posicionado a jusante do direcionador. Uma bancada hidráulica é utilizada nos experimentos, onde são mensuradas a velocidade média do escoamento na tubulação e a queda de pressão entre diferentes pontos do tubo liso. Também é efetuada a injeção de tinta para a visualização do comportamento do fluido sucedida internamente no duto. Este trabalho mostra, de forma experimental e comparativa com a teoria, a influência do número de Reynolds na queda de pressão de um fluido em um duto. A influência dos protótipos direcionadores em espiral não pode ser notada, bem como a sua interferência no escoamento, devido ao baixo ângulo de rotação aplicado. Contudo, a visualização interna do escoamento permite constatar a rotação angular do fluido para escoamentos em regime laminar.

In internal flows of circular pipes in the machine tool industry, as the case of milling machines, grinding machines and hydraulic presses, it is desirable that the flow regime is laminar and with the least possible pressure loss, thus meeting the need for lower power pump drive. In order to investigate pressure drop reduction, this work presents an experimental study of the comparative evaluation of pressure drop in a smooth tube using different swirl generator devices with internal spiral fins spiral. The variation of the pressure drop is compared through a smooth tube positioned downstream of the driver. A hydraulic bench water is used in the experiments, which are measured the average flow velocity in the piping and the pressure drop between different points of the smooth tube. It is also performed the injection of ink for the fluid behavior visualization internally in the duct. This work proves, experimental and comparative basis to the theory, the influence of the Reynolds number on the pressure drop of a fluid in a duct. The influence of swirl generators prototypes may not be noticed, as well as its interference in the flow due to the low angle of rotation applied. However, internal view of the flow allows to perceive the angular rotation of the fluid flow in a laminar regime.