O Relatório Mecflu

1 INTRODUÇÃO

A viscosidade é a capacidade que o fluido tem de resistir ao deslizamento de camadas adjacentes está propriedade e dada a todos os tipos de fluido sendo ele líquido ou gasoso, a viscosidade é também definida pela dificuldade que o fluido tem em seu escoamento, quanto mais viscoso um mesmo maior será a sua dificuldade de se escoar e quanto menor a sua viscosidade menos será a dificuldade. Em uma secção transversal de um cano PVC por exemplo, a fluido tem a sua maior velocidade na área mais internas e já nas suas áreas que tangem a parede do cano temos uma velocidade menos, por haver está força de atrito entre o cano e o fluido e quanto mais viscoso menos será velocidade do fluido em áreas tangentes as paredes do cano podendo se aproximar-se a zero. A viscosidade é quase igual ao atrito nos sólidos, se não tivesse essas forças a velocidade de queda seria constante, por exemplo se a água do mar fosse um fluido ideal os barcos, lanchas entres outros não precisariam de hélices para se locomover.

A vazão e a razão entre o volume de um fluido por uma unidade de tempo, em outras palavras é a taxa de escoamento de um líquido por uma secção transversal de um cano PVC por exemplo, por uma unidade de tempo muito usadas em industrias para medições de vazões de água.

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1. OBJETIVOS

1. Objetivo da determinação da viscosidade:

Objetivo de investigar o movimento de uma esfera de chumbo em um meio viscoso (álcool, sabão e o óleo), e a partir disso determinar a viscosidade do fluido.

1. Objetivo da determinação da vazão:

Calcular a vasão do fluido (água), em quatro determinadas aberturas.

1. REFERENCIAL TEÓRICO

1. Lei de Stokes.

George Gabriel Stokes, Físico e Matemático Irlandês cujos estudos demostraram propriedades existentes nos fluidos e no movimento dos mesmos. Sua lei se aplica para calcular forças tangenciais entre fluidos em movimento e corpos esféricos onde o liquido flui em torno do corpo esférico e as forças tangentes forma uma forca de atrito entre os corpos e os fluidos durante a interação movimento de envolvimento do corpo pelo fluido ou escorrer por tubos. Essa forca de atrito também denominada força viscosa se opõe ao movimento

do fluido. Onde:

Fv = 6nµrv

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EQUAÇÃO 3.1.1

(        =  Coeficiente   de  viscosidade  dinâmico  /        =  raio  da  esfera/        = Velocidade da esfera).[pic 2]

Essa força viscosa F é diretamente proporcional ao raio R da esfera, a velocidade V do liquido e ao coeficiente de viscosidade dinâmico. Entre outras

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coisas a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido as interações intermoleculares geralmente influenciada em função da temperatura do fluido.

Sua percepção está relacionada a “espessura” ou resistência interna do material para fluir. Ser movido de um ponto para outro, seja num recipiente ou num tubo em contato com qualquer material que possa oferecer resistência através do atrito.

[pic 3]

FIG 3.1 Diagrama das forças na esfera.

Igualando as forças resultantes sobre uma partícula, no caso uma esfera metálica podemos encontrar o coeficiente de viscosidade dinâmica .[pic 4]

Sendo:

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P = Fv + E

Fv = P — E

6nµrv = qe Ve g — qf Vf g

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EQUAÇÃO 3.1.2

EQUAÇÃO 3.1.3

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EQUAÇÃO 3.1.4

Onde Ve=Vf (Volume da esfera=Volume do fluído):

6nµrv = 43 nr3qe g — 43 nr3qf g[pic 5][pic 6]

µ = 29  re2 (qe —h qf) 6t g[pic 7][pic 8]

densidraede=droafioludiadoesfera        qe = densidade da esfera  qf =

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EQUAÇÃO 3.1.5

EQUAÇÃO 3.1.6

h= altura do fluido        6t = tenpo de queda da esdera  g= aceleração da

[pic 9]

1. Vazão

A vazão (q) é uma grandeza que quantifica o escoamento ou passagem de volume (v) dada em m3 passando por uma determinada área em um período de tempo (t) em s. Ou seja a vazão é dada em m3/s para determinar o valor da vazão é preciso conhecer a área por onde o fluido esta escoando e sua

velocidade de escoamento

Q = VT[pic 10]

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EQUAÇÃO 3.2.1

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1. METODOLOGIA

1. Descrição do Equipamento

No presente trabalho, foram utilizados os seguintes materiais e máquinas do laboratório de Fenômenos de Transporte da Instituto Tocantinense Presidente Antônio Carlos Ltda.(ITPAC).

1. Viscosidade.

Tubo com marcas graduadas, álcool em gel, sabão liquido neutro, óleo de soja, esfera de chumbo (FIG 4.1), paquímetro eletrônico, garra (FIG 4.2), cronômetro e régua.

1. Vazão.

Bancada hidráulica (FIG 4.3), água, cronômetro e régua.

1. Métodos Experimentais.

1. Viscosidade:

• Preencher os três tubos até a marca superior com os respectivos materiais: álcool em gel, sabão líquido neutro, e óleo;
• Medir a altura dos líquidos; garantir que os três estejam na mesma altura;
• Escolher a esfera e determina o seu diâmetro com auxilio de um paquímetro;
• Para realização do experimentro um dos intregrantes do grupo deverá está munido de um cronômetro para medir o tempo de queda da espera;
• Com ajuda do celular, filmar o movimento da esfera após se solta até ultrapassar a última marcação feita. Com auxílio de um

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sofware,  analisar  as        imagens gravadas e obter assim os parâmentros posição e tempo.

•         A esfera deverá ser solta na parte superior do tubo contendo álcool.
• Repitir o experimentro para o sabão e depois para o óleo.

1. Vazão.

• Encher o resevatório com água;
• Será ultilizado o tubo de ½ ´´ liso. Verificar se todos os orifícios do tubo estão tampados e se o registro está fechado;
• Deixar os resevatórios completamente secos e inserir um tampão;
• Direcionar a maqueira para trás do reservatório;
• Ligar a bomba;
• experimentro consistira a vazão da água para quatro aberturas diferentes. A primeira abertura (a menor delas) deverá ser feita. Aguardar até que a vasão de água seja estabilizado;
• experimentro inicia quando um dos integrantes do grupo direciona a mangueira para o reservatório. Nesse mesmo instante outro integrande do grupo deverá acionar o cronômetro;
• reservatório deverá ser cheio até a altura de 25 cm. Quando essa altura for atingida o cronômetro deverá ser pausado;
• Ainda com o registro aberto direcionar a mangueira para trás do reservatório, para que não seja perdida a medida da abertura do registro;
• Retirar o tapão do reservatório até que fique seco novamente depois recoloque;
• Aumentar a abertura;
• Repetir os passos que foram ditos a cima para as demais aberturas;
• Desligar a bomba.

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[pic 11]

FIG 4.1 Tubos contendo os fluidos e a régua para auxiliar na medição de suas alturas.

[pic 12]

FIG 4.2 Paquímetro eletrônico que auxiliou para a medição dos diâmetros dos tubos que cotiam os fluidos, e a garra que auxiliou na retirada da esfera de dentro de cada tubo.