Relatório de Reynolds

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA        

OBJETIVO        

MATERIAIS E MÉTODOS        

FORMA DETALHADA DE MONTAR PROTÓTIPO DE REYNOLDS        

PROCEDIMENTOS        

RESULTADOS E DISCUSSÃO        

CONCLUSÃO        

REFERÊNCIA        

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RESUMO

Esta prática tem por objetivo, classificar e distinguir os tipos de escoamentos em laminar e turbulento. Para tal classificação, calculou-se o Número de Reynolds através de características físicas do fluido, tais como, velocidade do escoamento, massa especifica e a viscosidade dinâmica do mesmo, além do diâmetro do tubo utilizado.

INTRODUÇÃO

O número de Reynolds é um número adimensional usado em Fenômenos de transporte para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido dentro de um tubo sobre a superfície. O nome "Reynolds" vem do Físico e Engenheiro Osborne Reynolds que determinou um quociente entre as forças de inercia e as forças de viscosidade.

O fundamento principal do número de Reynolds é determinar a estabilidade do fluxo, podendo obter uma indicação se o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta, sendo assim, o número de Reynolds permite constatar que tipo de escoamento se está trabalhando para que seja possível planejar, dimensionar ou restaurar o sistema de acordo com suas necessidades.

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FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Em 1883 Osborne Reynolds mostrou a existência de dois tipos de escoamento através de um experimento simples.

Ele utilizou um reservatório cheio de água com um tubo transparente com paredes de vidro conectado no final do reservatório e no fim plugado uma válvula que permite a variação da velocidade do despejo. Na entrada do tubo é injetado um liquido corante para observar o comportamento da água. Quando a válvula foi aberta pouco, formou-se uma linha colorida que segue ao longo do fluxo, portanto concluiu-se que para pequenas velocidades de descarga, o escoamento é considerado como laminar, mas ao abrir mais a válvula, a linha começa a apresentar ondulações e finalmente desaparece a uma pequena distância do ponto injetado (BRUNETTI, 2008).

[pic 1]

Figura 1- Dispositivo de Reynolds (1883)

Ficou concluído que o critério mais apropriado para se determinar o tipo de escoamento em uma canalização não se prende exclusivamente ao valor da velocidade, mas de uma expressão adimensional na qual a viscosidade do liquido também é levada em consideração. Este adimensional, passou a ser considerado número de Reynolds dado por:

[pic 2]

Onde:

REY = Numero de Reynolds

Para escoamentos em dutos com seção circular, Reynolds verificou os seguintes valores:

Regime	Condutos Livres	Condutos Forçados
Laminar	Rey < 500	Re < 2000
Turbulento	Rey > 1000	Rey > 4000

Tabela 1 - Valores classificados por Reynolds por escoamentos em tubulações

EQUAÇÃO COMPLEMENTAR

Para chegar até o número de Reynolds e determinar se o mesmo é laminar ou turbulento, precisamos de algumas equações complementares até o resultado final, são eles;

[pic 3]

Onde:

Q = é a vazão superficial.

Para determinar a mesma vazão temos outra relação matemática que nos ajuda matematicamente descobrindo o número de Reynolds.

[pic 4]

OBJETIVO

Observar as características dos escoamentos laminar e turbulento visualmente. Determinar experimentalmente o número de Reynolds para o escoamento de fluidos em conduto circular, tanto em regime laminar, quanto em regime turbulento.

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MATERIAIS E MÉTODOS

O aparato experimental é constituído por:

- Balde d’gua com capacidade de 10 Litros;

- Mangueira transparente de diâmetro de ½ Polegada;

- Conectores de mangueira;

-  Válvula reguladora de pressão;

- Copo Graduado para medição do volume;

- Flange;

- Corante;

- Agulha e seringa;

FORMA DETALHADA DE MONTAR PROTÓTIPO DE REYNOLDS

• Inicialmente corta-se o balde com a mesma área da flange, logo após conecta-se a flange no furo que foi feito no balde.
• Fixa-se todos os conectores na mangueira para fixa-los na flange e na válvula reguladora de pressão.
• Com a mangueira montada e com o balde furado já com a flange conectada, é necessário uni-los para finalizar o protótipo de Reynolds e começar o experimento.

PROCEDIMENTOS

• Inicialmente com a válvula reguladora fechada, enche-se o balde de água um pouco menos que o mesmo transborde.
• Em seguida, retira-se o ar presente na tubulação com a abertura da válvula reguladora de pressão que está alocada ao final do tubo, ao sair todo ao ar dentro da tubulação, novamente fecha-se a válvula reguladora.
• Abre-se a válvula da tubulação sem estrangulamento e regula-se a vazão mínima para coletar 200 ml de água no copo graduado, marcando-se o tempo logo quando inicia o processo de capitação de água e nesse mesmo período é injetado no começo da tubulação o corante com o uso da agulha e seringa.
• Após feito todo esse procedimento, observa-se o tipo de escoamento.
• Repete-se o mesmo procedimento citado acima, mas com a vazão aberta no máximo e observa-se o tipo de escoamento.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Tabela 2. Dados experimentais após execução do método de Reynolds.

Escoamento Laminar
Tempo (s)	Volume (m3)	Velocidade (m/s)	Área do Tubo (m2)
170	0,0002	9,28E-03	1,27E-04
REY= 117,95 < 500 (Portanto o escoamento é LAMINAR)

Tabela 3. Dados experimentais após execução do método de Reynolds.

Escoamento Turbulento
Tempo (s)	Volume (m3)	Velocidade (m/s)	Área do Tubo (m2)
7,0	0,0002	0,225	1,27E-04
REY= 2865 > 1000 (Portanto o escoamento é TURBULENTO)

Após análise dos valores calculados, os mesmos foram condizentes com as análises visuais durante o experimento, entre os pontos coletados podemos comprovar por cálculos os regimes vistos na prática.