Escoamento
Por: laurarenata27 • 21/11/2015 • Relatório de pesquisa • 987 Palavras (4 Páginas) • 450 Visualizações
- REVISÃO BIBLIOFRÁFICA
Podemos estimar se as forças viscosas são ou não desprezíveis em comparação com as forças de pressão pelo simples cálculo do número de Reynolds:
[pic 1]
Em que e são, respectivamente, a massa especifica e a viscosidade do fluido e V e L são a velocidade e o comprimento típicos ou característicos do escoamento, respectivamente. Se o número de Reynolds for grande, os efeitos viscosos serão desprezíveis, pelo menos na maior parte do escoamento; se o número de Reynolds for pequeno, os efeitos viscosos serão dominantes. Finalmente, se o número de Reynolds não for nem pequeno nem grande, nenhuma conclusão geral pode ser tirada (FOX, 2014, p.40).[pic 2][pic 3]
Prandtl sugeriu que, embora de forma geral o atrito seja desprezível para escoamentos com valores altos do número de Reynolds, existirá sempre uma camada-limite delgada, na qual o atrito é significante e, através dela, a velocidade aumenta rapidamente de zero até o valor previsto pela teoria do escoamento invíscido (FOX, 2014, p.41).
Um escoamento é dito laminar quando as partículas fluidas se movem em camadas lisas, ou lâminas. Já um escoamento turbulento é aquele em que as partículas fluidas rapidamente se misturam enquanto se movimentam ao longo do escoamento devido as flutuações aleatórias no campo tridimensional de velocidades.
Escoamentos completamente envoltos por superfícies solidas são chamados de escoamentos internos ou em dutos. Escoamentos sobre corpos imersos em um fluido não contido são denominados escoamentos externos. Tanto o escoamento interno quanto o externo podem ser laminares ou turbulentos, compressíveis ou incompressíveis (FOX, 2014, p. 44).
Temos um número de Reynolds para escoamento em tubos definido por , em que é a velocidade média do escoamento e D é o diâmetro interno do tubo. Esse número de Reynolds indica se o escoamento em um tubo será laminar ou turbulento, Os escoamentos serão geralmente laminares para e turbulentos para valores maiores: o escoamento e um tubo de diâmetro constante será inteiramente laminar ou inteiramente turbulento, dependendo do valor da velocidade (FOX, 2014, p. 45).[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]
- OBJETIVOS
Estudar os diferentes regimes de escoamento: laminar, de transição e turbulento e determinar o valor aproximado do número de Reynolds para a zona de transição entre o escoamento laminar e turbulento para a água à temperatura ambiente.
- MATERIAIS E MÉTODOS
- Materiais
- Uma (01) bomba centrífuga;
- Um (01) reservatório de seção retangular, tipo aquário;
- Um (01) tubo de vidro;
- Um (01) tanque pequeno com uma válvula para regulagem de injeção de tinta, tipo aquário;
- Válvulas para regulagem de vazão;
- Válvulas de dreno;
- Cronômetro com precisão adequada;
- Termômetro
- Método Experimental
Estabelecemos o escoamento no duto, abrindo a válvula reguladora, estabelecemos o escoamento de tinta pelo capilar. Regulamos a vazão até conseguirmos o escoamento laminar, visualizamos como um filete de tinta estável no centro do tubo de vidro. Efetuamos a leitura do termômetro, a graduação da proveta e o tempo no cronômetro. Aumentamos a vazão até que o escoamento seja totalmente turbulento, visualizamos como se todo o filete de tinta ocupasse desordenadamente o interior do tubo. Repetimos o experimento, no mínimo, mais três valores de vazões diferentes no escoamento laminar ou turbulento. Calculamos a vazão correspondente, cronometrando o tempo de enchimento da proveta de cada experimento repetido.
- RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir dos dados obtidos experimentalmente, foi possível realizar alguns cálculos para encontrar o número de Reynolds. Mas, para isso, foi necessário fazer algumas considerações tendo uma temperatura de 25ºC:
- = 997 kg/m3; (massa específica)[pic 8]
- = 8,91 . 10-4 N.s/m2; (viscosidade dinâmica)[pic 9]
- = 8,94 . 10-7 m2/s; (viscosidade cinemática)[pic 10]
Além disso, considerando-se o diâmetro, D, do tubo de 39mm (ou 0,039m) e uma caixa com dimensões de 0,3m/0,5m/0,005m. Pôde-se calcular o volume, V, da caixa e a área, A, do tubo.
[pic 11]
[pic 12]
[pic 13]
[pic 14]
A partir daí, pôde-se encontrar o número de Reynolds para os escoamentos laminar, de transição e turbulento com as seguintes correlações:
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