A Experimento de Reynolds
Por: Priscilla Lana • 12/12/2017 • Trabalho acadêmico • 2.714 Palavras (11 Páginas) • 523 Visualizações
Universidade Federal de São João Del-Rei[pic 1]
Departamento de Engenharia Química e Estatística
Laboratório de Engenharia Química I
EXPERIÊNCIA DE REYNOLDS
Felipe Avelino
Hemille Perdigão
Lorena Coimbra
Ludimilla Alves
Mariana Castro
Nara Andrade
[pic 2]
Ouro Branco - MG
Fevereiro de 2013[pic 3][pic 4]
Sumário
1. INTRODUÇÃO 2
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3
3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL 6
3.1. Materiais e equipamento.................................................................................... 6
3.2. Procedimento...................................................................................................... 6
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 8
5. CONCLUSÃO 12
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 13
ANEXO I 14
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INTRODUÇÃO
O escoamento de fluidos em tubos é comum em diversas situações diárias, por exemplo:
- Sistemas de tubulações que transportam fluidos em indústrias;
- Linhas hidráulicas de uma aeronave;
- Sistemas de saneamento e abastecimento de água;
- Sistemas de irrigação;
- Jato de tinta de uma impressora.
Projetar e controlar o escoamento nessas tubulações faz parte das atribuições de um engenheiro, para isso é necessário conhecer o comportamento desses fluidos no interior dessas tubulações.
O cientista e engenheiro irlandês, Osborne Reynolds contribuiu significativamente para o avanço desta área, ele foi pioneiro na introdução da viscosidade no estudo do escoamento em dutos e tubulações, inserindo o conceito de regime laminar e turbulento, e a criação do número adimensional que veio a ser batizado de número de Reynolds [1].
O número de Reynolds é a razão entre forças inerciais e forças viscosas da vazão de um fluido incompressível [2]. É simbolizado por Re, e somente reflete os efeitos do fluido e não considera os outros fatores, tais como rugosidade das paredes da tubulação, obstruções e curvas da tubulação [1].
O escoamento laminar não é muito comum em situações reais, já o escoamento turbulento é encontrado na maioria das situações envolvendo o escoamento dos fluidos.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Ao realizar a experiência de Reynolds, é possível comparar e visualizar os tipos de escoamento, determinando experimentalmente o número de Reynolds crítico para o escoamento de fluidos em dutos.
A experiência de Reynolds consiste na visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante). A experiência é descrita a seguir.
Seja um reservatório com água como ilustrado na Figura 1. Um tubo de vidro, em cuja extremidade é adaptado um convergente, é mantido dentro do reservatório e ligado a um sistema externo que contém uma válvula que tem a função de regular a vazão. No eixo do tubo de vidro é injetado um líquido corante que possibilitará a visualização do padrão de escoamento. Para garantir o estabelecimento do regime permanente, o reservatório contendo água deve ter dimensões adequadas para que a quantidade de água retirada durante o experimento não afete significativamente o nível do mesmo, e ao abrir ou fechar a válvula (7), as observações devem ser realizadas após um intervalo de tempo suficientemente grande. O ambiente também deve ter sua temperatura e pressões controladas. Para pequenas vazões o líquido corante forma um filete contínuo paralelo ao eixo do tubo (6). Vazões crescentes induzem oscilações que são amplificadas à medida que o aumento vai ocorrendo, culminando no completo desaparecimento do filete, ou seja, uma mistura completa no interior do tubo de vidro (6) do líquido corante, indicando uma diluição total. É possível concluir que ocorrem dois tipos distintos de escoamentos separados por uma transição. No primeiro caso, no qual é observável o filete colorido conclui-se que as partículas viajam sem agitações transversais, mantendo-se em lâminas concêntricas entre as quais não há troca macroscópica de partículas. No segundo caso, as partículas apresentam velocidades transversais importantes, já que o filete desaparece pela diluição de suas partículas no volume de água.
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Figura 1 - Esquema da unidade experimental para a experiência de Reynolds.
As principais características dos escoamentos são:
a) Escoamento laminar: é definido como aquele no qual o fluido se move em camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo somente troca de quantidade de movimento molecular. Qualquer tendência para instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de cisalhamento que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido.
b) Escoamento turbulento: é aquele no qual a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido. O escoamento turbulento apresenta também as seguintes características importantes: Irregularidade, Difusividade, Altos números de Reynolds, Flutuações tridimensionais (vorticidade), Dissipação de energia.
O número de Reynolds (Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos e várias outras áreas da engenharia, para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido dentro de um tubo ou sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações industriais e asas de aviões. O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade.
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