INTRODUÇÃO - EXPERIÊNCIA DE REYNOLDS

INTRODUÇÃO - EXPERIÊNCIA DE REYNOLDS

A experiência de Reynolds (1883) teve como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante). O experimento demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, classificados em escoamento laminar e escoamento turbulento.

No escoamento laminar, o fluido se move em camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente, havendo somente troca de quantidade de movimento molecular, onde qualquer tendência para instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de cisalhamento que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido. No escoamento turbulento, as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido.

A natureza de um escoamento, isto é, se laminar ou turbulento e sua posição relativa numa escala de turbulência é indicada pelo número de Reynolds (Re). O número de Reynolds é a relação entre as forças de inércia (Fi) e as forças viscosas (Fμ):

[Equação] (1)

Para dutos circulares de diâmetro D:

Re =Imagem (2)

onde [Símbolo] é a densidade do fluido, [Símbolo] , seu coeficiente de viscosidade, V, o módulo da sua velocidade média de escoamento e D, o diâmetro do tubo.

Normalmente, em tubulações, admite-se que o escoamento seja laminar para Re < 2300, laminar ou turbulento, dependendo das condições do escoamento na tubulação, para 2300 < Re < 4000. Para Re > 4000, o escoamento atinge o regime turbulento.

A velocidade de um fluido em um tubo é Imagem, onde Imagem é a vazão volumétrica do fluido e A é a área perpendicular ao escoamento. Entretanto, Imagem e assim a equação (2) fica:

Imagem (3)

onde Imagem é a vazão mássica do fluido.

Sendo Imagem e Imagem, obtêm-se a equação (4);

Imagem (4)