Escoamento laminar e turbulento

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SUMÁRIO



 Introdução
Página 03
 Objetivo
Página 04
 Teoria
Página 05
 Montagem experimental
Página 07
 Procedimento
Página 08
Resultado do procedimento
Página 09
 Análise dos resultados
Página 10
 Anexos
Página 11INTRODUÇÃO


Este relatório apresenta o procedimento para determinar os resultados do comportamento de um fluído sobre a transição entre escoamento laminar e turbulento em tubo cilíndrico, realizado no Laboratório de Hidráulica da USP em 25/09/2010.

OBJETIVO


A presente experiência objetiva constatar a adequação da fórmula universal deperda de carga para escoamento laminar, onde o fator "f" (o coeficiente de atrito tem seu equacionamento simplificado em função da pouca influência da velocidade) é dado pela Eq. (14), e para o escoamento turbulento, onde o fator "f" é dado pela Eq. (15) .
Eq. (14)

Eq. (15)


TEORIA

O escoamento é classificado como laminar quando as partículas movem-se ao longo do conduto percorrendotrajetórias bem definidas e retilíneas, em lâminas ou camadas, sendo que cada uma delas preserva sua identidade no meio por um período de tempo relativamente longo. Neste tipo de escoamento é preponderante a ação da viscosidade do fluído no sentido de amortecer a tendência de surgimento da turbulência. Em geral, estes escoamentos ocorrem em baixas velocidades e/ou fluídos muito viscosos. As perdasvariam linearmente com a velocidade, existe uma velocidade relativa entre as linhas de corrente adjacente, cujo valor máximo encontra-se no centro do tubo e valor mínimo nas paredes do mesmo, seguindo um perfil parabólico devido à frenagem descendente no sentido da parede para o eixo. Nesse tipo de escoamento, o fator de atrito só depende do número de Reynolds, ou seja, independe da rugosidade datubulação.

Esta relação, que tem sido comprovada experimentalmente, é válida para Re < 2000. A classificação do movimento é dada pelo número de Reynolds, que relaciona as forças de inércia e a viscosa.

Re = número de Reynolds;
V = velocidade média;
D = diâmetro interno;
= coeficiente de viscosidade cinemática que é tabelado em função do fluído e temperatura.

As perdas de carga ouenergia, Δe, numa tubulação sob pressão, são a composição entre as perdas localizadas e distribuídas.
No caso do escoamento laminar só há perdas distribuídas, que podem ser mensuradas pela diferença entre as colunas de pressão (P/γ), dos trechos de interesse.
As perdas, independentemente do escoamento, podem ser verificadas pela fórmula universal:

Δe = perda de carga ou energia distribuída;L = comprimento onde ocorrem as perdas;
D = diâmetro interno;
V = velocidade média;
g = aceleração da gravidade;
f = fator de atrito.
MONTAGEM EXPERIMENTAL

Na montagem do experimento consta:
• Tubo de cobre com D= 7,71mm de diâmetro interno, instalado horizontalmente;
• Reservatório de alimentação que opera com nível constante;
• Registro para modulação da vazão;
• Um quadro commultimanômetros diferenciais para determinação das perdas nos trechos entre tomadas de pressão ( a = 27º 30’);
• Frasco graduado;
• Cronômetro.

Foto do experimento (imagem 01)


PROCEDIMENTO

O experimento é provido de um tubo de latão horizontal alimentado por um reservatório. No reservatório há um ladrão que permite que o nível mantenha-se constante (permanente).
O controle da vazão...
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