REGIMES DE ESCOAMENTO DE FLUIDOS

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO PARANÁ – CAMPUS DE CAMPO MOURÃO

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO AGROINDUSTRIAL (EPA)

                                ALEXANDRE CANDIOTTO

DENISLAINE REGINA CORDEIRO

RAFAELA VILETTI

VALDERICE HERTH JUNKES

REGIMES DE ESCOAMENTO DE FLUIDOS

CAMPO MOURÃO/PR, 2016.[pic 1]

ALEXANDRE CANDIOTTO

DENISLAINE REGINA CORDEIRO

RAFAELA VILETTI

VALDERICE HERTH JUNKES

REGIMES DE ESCOAMENTO DE FLUIDOS

Trabalho requerido para obtenção parcial de nota no quarto bimestre, da disciplina de Fenômeno de Transporte, ministrada pelo Prof° Doutor Márcio Carvalho.

CAMPO MOURÃO/PR, 2016[pic 2]

1. INTRODUÇÃO

A mecânica dos fluidos é o ramo da mecânica que estuda o comportamento físico dos fluidos e suas características. Os aspectos teóricos e práticos da mecânica dos fluidos são de fundamental importância para a solução de diversos problemas encontrados habitualmente na engenharia.

Suas principais aplicações são voltadas as áreas de escoamento de líquidos e gases, máquinas hidráulicas, aplicações de pneumática e hidráulica industrial, sistemas de ventilação e ar condicionado além de diversas aplicações na área de aerodinâmica voltada para a indústria aeroespacial.

 Para as indústrias é essencial a utilização dos regimes de escoamento em relação à fluidos, deste modo identificando a melhor forma de escoamento para seus produtos, principalmente em questões de misturas, sejam eles os regimes laminar, de transição ou turbulento. Assim um fluído escoando em um tubo de corrente pode passar de um regime laminar para um regime turbulento, se sua vazão for modificada. A passagem de um regime de escoamento laminar para um regime de escoamento turbulento, além de depender da velocidade do fluido, também depende das suas propriedades físicas como viscosidade, e do diâmetro da tubulação em que o fluído está inserido.

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1. OBJETIVO

O relatório tem por objetivo visualizar as diversas formas de escoamentos de água e o corante de metileno através de um tubo de vidro, anotar o volume da mistura e o tempo gasto com diferentes vazões posteriormente aplicar a equação de Reynolds para enquadrar as medidas anotadas em regime laminar, de transição ou turbulento.

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1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

O número de Reynolds (Re) é um parâmetro adimensional largamente empregado na mecânica dos fluidos e representa a razão entre duas forças encontradas nos fluidos em escoamento: as forças de inércia e as forças viscosas. O numero de Reynolds indica quais forças são predominantes no escoamento (TASCHIN at all, 2012).

A Experiência de Reynolds foi Realizada pela primeira vez em 1883 por Osborne Reynolds (1842-1912) é uma expressão que permite demonstrar a existência de três tipos de escoamento de um fluido (SARTORI, 2012)

 A classificação dos escoamentos depende da velocidade e está sujeita ao comportamento das moléculas de fluido que adotam um padrão de movimento denominado estrutura interna. Sua classificação enquadrada em três faixas (TASCHIN at all, 2012).

REGIME LAMINAR: sendo aquele no qual o fluído se move em camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo somente troca de quantidade de movimento molecular, ou seja, o corante inserido não se mistura com o fluido, permanecendo na forma de um filete no centro do tubo. O escoamento ocorre sem que haja uma mistura entre o escoamento e o filete de corante (CARVALHO; 2002)

[pic 3]

Figura 1: Representação gráfica do regime laminar.

REGIME DE TRANSIÇÃO: o filete de corante apresenta algumas oscilações formando leves misturas com o escoamento da água, deixando de ser retilíneo. Neste caso, ocorre uma pequena variação na velocidade, é um estágio intermediário entre o regime laminar e um regime turbulento (CARVALHO; 2002)

[pic 4]

Figura 2: Representação de regime de transição.

REGIME TURBULENTO: O filete de corante apresenta uma mistura intensa com dissipação rápida no meio do fluido. Os movimentos no interior do fluido são aleatórios e provocam um deslocamento de moléculas entre as diferentes camadas do fluído, esse regime é o mais preferível por parte de indústrias devido a sua alta combinação de produtos, tornando-os muito mesclados. (CARVALHO; 2002)

[pic 5]

Figura 3: Representação de regime turbulento.

Após os experimentos desenvolvidos por Reynolds ele conseguiu quantificar seus dados e criou uma equação para encontrar o regime de escoamento apresentado na Equação 1:

[pic 6]  (Equação 1)

Onde,

[pic 7]= o número de Reynolds;

[pic 8]= velocidade media do escoamento do fluído;

[pic 9]= densidade do fluído;

[pic 10]= diâmetro do tubo;

[pic 11]= viscosidade cinética do fluído.

A velocidade média é obtida através da Equação 2:

[pic 12]

Onde,

𝚟= a vazão, que é dada pela Equação (3);  e a  𝚨= área, que é dada pela Equação (4);

V=[pic 13]

Onde,

m = metros;

h = tempo;

D = diâmetro do tubo.

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 

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1. MATERIAS E MÉTODOS

Para a realização do experimento foram utilizados os seguintes equipamentos: um reservatório de água com capacidade para até 20 Litros, um reservatório de corante com metileno, um tubo de vidro horizontal com 1 in de diâmetro cujo possui uma válvula de vazão em sua extremidade, um Béquer de 250 mm, um cronômetro, uma proveta e uma mangueira.