Hidráulica - Aula Pratica 2

Introdução:

        A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, o escoamento laminar e o escoamento turbulento. Para a realização do experimento foi utilizado um líquido com corante na cor azul (figura 1), um tubo onde podemos observar o tipo de regime do escoamento (figura 2) e dois tanques de volume diferentes para que possamos determinar a vazão ocorrida (figura 3)

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Figura 1 – líquido utilizado com corante.

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Figura 2: Tubo de observação do regime.

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Figura 3: Tanques.

Objetivo:

        Estudar e observar as características dos regimes de escoamento laminar, transição e turbulento. Fazer observações visuais dos regimes de escoamento em função do número de Reynolds. Determinar experimentalmente o número de Reynolds em função da vazão.

Resultados Observados em laboratório:

• 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. Como observado na figura 4, em seguida enchemos o tanque pequeno (figura 5) com um volume específico medido de 100ml com o tempo de 14,1 segundos, com isso calculamos a vazão ocorrida.

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Figura 4-  Escoamento Laminar.

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Figura 5: Tanque.

• Escoamento de transição: representa a passagem do escoamento laminar para o escoamento turbulento e vice-versa. Na figura 6, observamos um exemplo de escoamento de transição onde está mostrando a transição do escoamento laminar para o turbulento, em seguida enchemos o tanque pequeno (figura 7) com um volume específico medido de 200ml com o tempo de 6,5 segundos, com isso calculamos a vazão ocorrida no escoamento de transição.

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Figura 6 – Escoamento de transição.

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Figura 7: Tanque.

• Escoamento turbulento: é aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, 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) edissipação de energia. Na figura 8 vemos o exemplo de escoamento turbulento observado no laboratório, em seguida enchemos o tanque maior (figura 9) com um volume específico medido de 700ml com o tempo de 15,25 segundos, com isso calculamos a vazão apresentada.

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Figura 8: Escoamento turbulento.

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Figura 9: Tanque.

Conclusão:

        O Número de Reynolds (Re) caracteriza o tipo de escoamento de um fluido num tubo e representa a relação entre as forças de inércia e as forças viscosas. Para condições normais encontradas na engenharia, e para tubos, observa-se:

Re ≤ 2.100 → Escoamento laminar

2.100 ˂ Re ˂ 3.500 → Escoamento de transição ou intermediário

Re ≥ 3.500 → Escoamento turbulento

Comparando os resultados visualizados e os resultados calculados atraves da expressão abaixo, temos a seguinte tabela:

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