Experimento De Reynolds

SISTEMA DE ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO

(REYNOLDS)

(1)Graduandos em Engenharia Civil do Centro Universitário de Patos de Minas, UNIPAM. (2)Professor do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário de Patos de Minas, UNIPAM.

INTRODUÇÃO

(YONUS A. ÇENHEL, 2011) O sistema de escoamento de fluidos encontra-se usualmente tanto em tubos circulares quanto não circulares, eles são classificados em externo e interno, dependendo do fluido ser forçado a escoar por uma superfície ou em um conduto. Em geral, as seções de escoamento de seção transversal circular são chamadas de tubos, e a seção transversal não circular e chamado de dutos.

O atrito entre as partículas de fluidos de um tubo causa uma ligeira elevação na temperatura do fluido como resultado da energia mecânica que é convertida em energia térmica sensível. O escoamento pode ser laminar, caracterizado por linhas de correntes suaves e movimento altamente ordenado, já o turbulento é caracterizado pelas flutuações de velocidade e pelo movimento altamente desordenado.

O número de Reynolds (abreviado como Re) é um número adimensional usado em mecânica dos fluídos para o cálculo do regime de escoamento de determinado fluido dentro de um tubo ou sobre uma superfície. É utilizado, por exemplo, em projetos de tubulações industriais e asas de aviões. O seu nome vem de Osborne Reynolds, um físico e engenheiro irlandês. O seu significado físico é um quociente entre as forças de inércia e as forças de viscosidade (Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues, 2013).

O número de Reynolds tem grande importância fundamental para possibilidade de se avaliar a estabilidade do fluxo podendo obter uma indicação se o escoamento flui de forma laminar ou turbulenta. O número de Reynolds constitui a base do comportamento de sistemas reais, pelo uso de modelos reduzidos. Um exemplo comum é o túnel aerodinâmico onde se medem forças desta natureza em modelos de asas de aviões. Pode-se dizer que dois sistemas são dinamicamente semelhantes se o número de Reynolds for o mesmo para ambos. (TUFI MAMED ASSY, 2004)

Visando a importância do sistema de escoamento, elaboramos o presente relatório com o objetivo de aprimorar os nossos conhecimentos, sobre escoamento laminar e turbulento, além de conhecermos um pouco melhor sobre, numero de Reynolds.

MATERIAL E MÉTODOS

Este experimento foi realizado no laboratório de fluidos do Centro Universitário de Patos de Minas (UNIPAM); e para realização do mesmo foram necessários: cronômetro, balde, água, paquímetro digital, balança, corante (azul de metileno) e o sistema conhecido como bancada horizontal de Reynolds, que é um equipamento constituído por: Reservatório de água, tubulação de vidro, capilar para injeção de tinta no centro da tubulação, reservatório de tinta e válvula reguladora de vazão.

O experimento consistia em analisar os regimes de escoamento de um fluido, em questão a água, para isto foi utilizada a bancada horizontal de Reynolds. Nela recolhia certo volume de agua com um tempo determinado e com certa vazão (controlada através da válvula controladora de vazão). Durante esse tempo também era observado como o fluxo de água se comportava através do duto transparente.

Antes de começar o experimento foi verificado o diâmetro interno do duto transparente da bancada, para isto com auxilio de um paquímetro obteve o diâmetro externo da tubulação (34,07 mm) e subtraíram-se quatro milímetros correspondentes a espessura do tubo, obtendo assim o diâmetro interno da tubulação (30,07 mm).

Feito isso abriu a válvula controladora de vazão e estabeleceu certo fluxo de água, com o fluxo estabelecido colocou um balde abaixo da válvula, sob um período de 240 segundos, durante esse tempo ejetou corante (azul de metileno) no sistema para observar a movimentação das partículas de água no duto transparente. Passado o tempo determinado, retirou o balde e verificou o volume de agua contido nele, como o volume de agua corresponde a sua respectiva massa, com auxilio de uma balança obteve-se a massa de água contida no balde para assim chegar ao seu volume.

O experimento foi realizado mais duas vezes. Na primeira, abriu-se um pouco mais a válvula controladora de vazão e o tempo estabelecido foram os mesmos 240 segundos. Na segunda, abriu-se muito a válvula controladora de vazão e o tempo estabelecido foram 20 segundos.

Recolhido os dados, o número de Reynolds é dado pela seguinte expressão:

NR= V.D / υ

Ou seja, número de Reynolds é igual ao produto da velocidade da água pelo diâmetro interno da tubulação, dividido pela viscosidade da água em temperatura ambiente. (1,0030 × 10−3 a 20°C).

A velocidade