Cálculo e Análise do Número de Reynolds

Cálculo e Análise do Número de Reynolds

Curso de Engenharia Civil da FACEAR - Faculdade Educacional de Araucária

Resumo: O número de Reynolds (abreviado como Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos 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. O seu nome vem de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro irlandês. O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade.

Palavras Chaves: número de Reynolds, escoamento, experimento.

1. Introdução

Osborne Reynolds (1842 – 1912), foi um cientista e engenheiro irlandês nascido em Belfast. Foi pioneiro na introdução da viscosidade no estudo do limite entre o regime laminar e o turbulento com a criação (1883) do importantíssimo número de Reynolds, que relaciona forças de inércia com as de viscosidade, igual, por exemplo, a " V.D/n " para seções circulares de diâmetro "D", através do paper “Uma investigação experimental das circunstâncias que determinam se o movimento da água deve ser direto ou sinuoso, e da lei de resistência em canais paralelos.

                

1. Objetivo

Esta prática tem por objetivo visualizar e distinguir os escoamentos laminar e turbulento, além de identificar a transição desses regimes. Também foi determinado experimentalmente o número de Reynolds para cada tipo de escoamento.

1. Fundamentação Teórica

Em 1883 Osborne Reynolds realizou um experimento que mostrou a existência de dois tipos de escoamento: “o primeiro onde os elementos do fluido seguem-se ao longo de linhas de movimento e que vão da maneira mais direta possível ao seu destino, e outro em que se movem em trajetórias sinuosas da maneira mais indireta possível” seguindo a redação original. Ou seja, descreveu como visualizar escoamentos laminares e turbulentos. Após investigações experimentais e teóricas, Reynolds concluiu que o critério mais apropriado para se determinar o tipo de escoamento em uma canalização não se atém exclusivamente ao valor da velocidade, mas a uma expressão adimensional na qual a viscosidade do líquido também é levada em consideração. Este adimensional, que passou a ser conhecido como número de Reynolds.

Para escoamento de dutos com seção circular, verifica-se que, para Re<2100, o escoamento é laminar em geral. Se Re >2500, o escoamento geralmente é turbulento. Dessa forma, se estabelece uma faixa de transição na qual os dois tipos de escoamento podem existir, sendo que para 2100

4  Procedimentos

Colocou-se água no Hidroduto de imersão e mediu-se a temperatura para identificar a viscosidade cinemática, conforme tabela 01 que demonstra as grandezas relacionadas em função da temperatura da água.

Regulou-se o controlador da bomba hidráulica para baixa, média e alta vazão e observou-se o regime de escoamento ao ser injetado o corante alimentício no Hidroduto de

imersão.

Após a observação, realizou-se a conversão das unidades, o cálculo da velocidade de escoamento, cálculo do número de Reynolds e determinou-se a classificação do regime de escoamento, onde os dados foram anotados.

Temperatura (ºC)	Massa específica (kg/m³)	Viscosidade absoluta (10^-5 Ns/m²)	Viscosidade cinemática (10^-6 m²/s)
5	1000	1,518	1,519
10	999,7	1,307	1,308
15	999,1	1,139	1,140
20	998,2	1,002	1,003
25	997,0	0,890	0,893
30	995,7	0,798	0,801
40	992,2	0,653	0,658
50	988,0	0,547	0,553

Tabela 1.

5  Resultados

Mediu-se a temperatura da água dentro do Hidroduto de imersão e obteve-se o valor de 21,8 °C, verificou-se na tabela de grandezas relacionadas em função da temperatura da água (tabela 03) e utilizou-se o valor aproximado de 20°C, onde a viscosidade cinemática

corresponde foi 1,003 x 10^-6 m³/s, conforme tabela 3.

Temperatura (ºC)	Massa específica (kg/m³)	Viscosidade absoluta (10^-5 Ns/m²)	Viscosidade cinemática (10^-6 m²/s)
5	1000	1,518	1,519
10	999,7	1,307	1,308
15	999,1	1,139	1,140
20	998,2	1,002	1,003
25	997,0	0,890	0,893
30	995,7	0,798	0,801
40	992,2	0,653	0,658
50	988,0	0,547	0,553

Tabela 3.

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