RELATÓRIO EXPERIMENTO DE REYNOLDS

centro universitário alves faria

Matheus Gabriel Silva Bastos.

Rafael Aires.

Thays Fernandes Leal.

EXPERIMENTO DE REYNOLDS

goiânia

OUTUBRO de 2019

Sumário

introdução ............................................................................................................2

2. mATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................4

3. rESULTADOS E DISCUSSÃO ..............................................................................6

4. cONCLUSÃO ..........................................................................................................8

rEFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................................10

INTRODUÇÃO

O Estudo do escoamento de um fluído é um dos assunto mais complexos dentro da física, tanto como na observação de experimentos, como também na teoria. Isso acontece devido à grande quantidade de partículas fluidas em movimento que possuem deslocamentos moleculares aleatórios o que se torna inviável a descrição do escoamento de um fluido através dos movimentos individuais de suas partículas ao longa das trajetórias, diferentemente do estudo da Mecânica, onde o estudo do movimento de uma partícula ou corpo rígido ao longo de uma trajetória a sua posição e velocidade é determinada em função do tempo.

Os escoamentos são classificados em função de diversos critérios, de diferentes maneiras, como: permanente ou transitório; incompressível ou compressível; uniforme ou variado; uni, bi ou tridimensional; laminar ou turbulento; ideal ou viscoso e de entrada ou estabelecido. O presente relatório trata-se do escoamento tipo laminar e turbulento.

O engenheiro e físico Osborne Reynolds foi quem primeiro estudou sobre os escoamentos do regime laminar e turbulento, a descoberta se deu através de um experimento que hoje é conhecido por Experimento de Reynolds (1883), onde através deste experimento ele obteve o Número Adimensional de Reynolds (Re) que é utilizado na mecânica dos fluidos para a identificação do tipo de escoamento, se o mesmo será do tipo laminar ou turbulento.

Re=      [pic 1]

         

Onde ρ é a densidade do fluido, v a velocidade, D o diâmetro por fim  a viscosidade dinâmica.[pic 2]

Resumidamente o ensaio de Reynolds consistiu-se da análise do escoamento do fluido em um tubo transparente horizontal com vazão controlada por um registro, e uma sonda de corante adaptada de forma a introduzir um contraste no escoamento para verificar suas condições. Verificou-se que para baixas velocidades o corante formava um filete retilíneo e o fluido escoa como se fossem laminas sobrepostas tendo assim o escoamento tipo laminar já para o escoamento turbulento com o aumento da vazão (velocidade) as partículas de fluido movem-se em trajetórias irregulares culminando no desaparecimento do filete de corante.

Figura 1- Representação aparato experimental de Reynolds

[pic 3]

Logo concluiu-se para um valor baixo de número de Reynolds sendo (Re ≤ 2300) tinha se o escoamento Laminar o que indica que as forças viscosas se sobressaem em relação as forças inerciais. E para um alto valor do número de Reynolds (Re > 2300) tem-se o escoamento turbulento que indica que as forças inerciais se sobressaem sobre as forças viscosas.

É de extrema importância ter o conhecimento do regime de escoamento, pois, as várias equações vista ao longo do decorrer do curso de Fenômenos de Transporte são diferentes para os dois tipos de escoamento. Outro fator importante de conhecimento é que se conhecendo a quantidade de turbulência tem-se a base para o dimensionamento de tubulações e esse valor também é utilizado no cálculo de perda de carga, ângulo de curva dos tubos, escolha do tipo de válvulas e conexões, estimativas de rompimento e potência de bombas.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

O Experimento de Reynolds foi realizado no laboratório de hidráulica do Centro Universitário Alves Faria, executado na bancada horizontal de Reynolds. A seguir será apresentado os materiais utilizados e o processo de execução do experimento.

1. Equipamentos e materiais utilizados

• Reservatório de água;
• Reservatório do corante;
• Válvula de controle da vazão do corante;
• Injetor de corante;
• Tubulação de Vidro;
• Torneira de saída de água;
• Proveta;
• Água;
• Corante Alimentício;
• Cronometro.

1.  Procedimento experimental

O processo executivo do experimento foi dividido em duas partes um para análise do escoamento laminar e o outro para o escoamento turbulento.

Para o primeiro experimento chamado de Experimento 1, primeiramente a torneira deve ser aberta levemente para saída de água do reservatório e assim passar pela tubulação transparente, após a água começar a escoar deve-se abrir a válvula de controle de vazão do corante abrir até um ponto que se obtenha o filete de corante escoando como um fio retilíneo centralizado dentro do tubo com água, após a obtenção do perfil laminar que pode ser observado através da tubulação, inicia-se o procedimento de contagem do tempo para se determinar a o período de vazão de escoamento do fluido, utilizando-se um cronometro é realizado a medição do período de tempo de escoamento até que a proveta atinja a quantidade de 1L (1000ml).

Figura 2 - Representação de um perfil de escoamento laminar

[pic 4]

A execução do segundo experimento, chamado de Experimento 2 consiste-se em basicamente o mesmo processo executivo do Experimento 1 a diferença é que a torneira para vazão de água é aberta de forma mais intensa, ou seja, com maior volume de água saindo. Então fecha-se a válvula de corante para limpar a água que passa pelo tubo transparente e após verificar água limpa passando pelo tubo abre-se a válvula para saída do corante e deve se visualizar através do tubo o corante escoando de forma aleatória tendo um perfil de escoamento turbulento, onde o corante quase não consegue ser visto, pois irá misturar-se com a água, após a obtenção do perfil desejado visualizado através do tubo inicia-se o processo de contagem do período de vazão do fluido, utilizando o cronometro para marcar o tempo até que o fluido atinja a quantidade de 1L (1000ml) na proveta.