Caudais nas medições de caudal de vapor

Neste artigo, veremos os regimes de fluxo nas medições de fluxo de vapor. Se os efeitos da viscosidade e fricção do tubo forem ignorados, um fluido viajará através do tubo com uma velocidade uniforme em todo o diâmetro do tubo.

O "perfil de velocidade" seria exibido como mostrado na figura a seguir:

No entanto, este seria realmente um caso ideal, em condições reais, a viscosidade afeta o fluxo do fluido, juntamente com o atrito da tubulação, a velocidade do fluido perto da parede do tubo é reduzida. Isso pode ser visto claramente na figura a seguir:

Com um número baixo de Reynolds (2300 ou menos), a vazão é conhecida como "laminar", conforme explicado no artigo sobre o medição de fluxo de vapor, ou seja, todo movimento ocorre ao longo do eixo do tubo. Sob essas condições, o atrito do fluido contra a parede do tubo significa que uma velocidade mais alta do fluido ocorrerá no centro do tubo, como na figura a seguir:

À medida que a velocidade aumenta e o número de Reynolds excede o 2300, o fluxo se torna cada vez mais turbulento com um aumento nas banheiras de hidromassagem, até atingir o número de Reynolds 10 000 quando o fluxo é completamente turbulento, como mostrado na figura a seguir:

Os exemplos mostrados em todas as figuras anteriores são úteis, pois fornecem uma compreensão das características do fluido dentro dos tubos; no entanto, o objetivo desses artigos não é outro senão fornecer informações específicas sobre vapor e água saturados (ou condensado) .

Embora sejam duas fases do mesmo fluido, suas características são completamente diferentes. Isso foi demonstrado nas seções anteriores sobre viscosidade absoluta (m) e densidade (r). As informações a seguir, portanto, são especificamente relevantes para sistemas de vapor saturado. 

Exemplo de regime de fluidos nas medições de fluxo de vapor 

Um sistema de tubo 100 mm transporta vapor saturado para a barra 10 a uma velocidade média de 25 m / s. Determine o número de Reynolds. Os seguintes dados estão disponíveis nas tabelas de vapor:

• Se o número de Reynolds (Re) em um sistema de vapor saturado for menor que 10.000 (104), o fluxo pode ser laminar ou transicional. Em condições de fluxo laminar, a queda de pressão é diretamente proporcional à taxa de fluxo.
• Se o número de Reynolds (Re) for maior que 10.000 (104), a vazão será turbulenta. Sob essas condições, a queda de pressão é proporcional à raiz quadrada do fluxo.
• Para uma medição precisa do fluxo de vapor, é essencial ter condições constantes e, para sistemas de vapor saturado, é comum especificar o número mínimo de Reynolds (Re) como 1 x 105 = 100.000.
• No extremo oposto da escala, quando o número de Reynolds (Re) é maior do que 1 × 106, as perdas de carga devido ao atrito dentro do tubo tornam-se significativas e isso é especificado como o máximo. 

Com base nas informações acima, determine as vazões máxima e mínima para um fluxo turbulento com vapor saturado na 10 bar r em um tubo de diâmetro interno 100 mm. Um sistema de tubo 100 mm transporta vapor saturado para a barra 10 a uma velocidade média de 25 m / s. 

Voltando à anterior e inserindo valores nesta última equação:

Em resumo:

• O fluxo de massa de vapor saturado através de tubos é uma função da densidade, 
• viscosidade e velocidade.
• Para uma medição precisa do fluxo de vapor, o tamanho do tubo selecionado deve resultar em números de Reynolds entre 1 x 105 e 1 x 106 sob condições mínimas e máximas, respectivamente.
• Como a viscosidade, etc., são valores fixos para uma condição que está sendo considerada, o número correto de Reynolds é alcançado pela seleção cuidadosa do tamanho do tubo.
• Se o número de Reynolds é aumentado por um fator de 10 (1 × 105 torna-se 1 × 106), então o mesmo acontece com a velocidade (por exemplo, 2,695 m / s torna-se 26,95 m / s, respectivamente), desde que a pressão, densidade e viscosidade permaneçam constantes. 

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