Hidraulica i - escoamento laminar/turbulento

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  • Publicado : 24 de junho de 2012
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ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENTO
Introdução

A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, o escoamento laminar e o escoamento turbulento. O experimento teve como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante).
Para pequenas vazões o líquido corante forma umfilete contínuo paralelo ao eixo do tubo caracterizando um escoamento laminar. Vazões crescentes induzem oscilações que são amplificadas à medida que o aumento vai ocorrendo, culminando no completo desaparecimento do filete, ou seja, uma mistura completa no interior do tubo de vidro do líquido corante caracterizando o escoamento turbulento. É possível concluir que ocorrem dois tipos distintos deescoamentos separados por uma transição.

Objetivos

Analisar a validação da experiência de Reynolds para escoamentos laminar, de transição e turbulento através de um corante injetado em um tubo de vidro.

Montagem Experimental

O experimento foi realizado em um tubo de 55mm de diâmetro onde foi injetado um corante, que era alimentado por um reservatório. A vazão era controladapor um registro.
[pic]
Figura 1 : Experiência de Reynolds







Procedimentos

Medição da temperatura da água e do ar;
Medição do diâmetro interno da tubulação de vidro;
Variação da vazão para coleta das amostras;
Anotação das leituras realizadas para massa e intervalo de tempo;
Realização dos cálculos;
Análise dos resultados;
Produção do relatório.



Formulario
Para ocálculo da vazão foi usada a fórmula: [pic] , ρ = 998,56 Kg/m³ a 18°C. Para o calculo de ρ foi feito a interpolação dos valores de conhecidos de 15°C e 20°C.

|Densidade |15°C | 20°C | 18°C |
|ρ ( kg/m³) |999.1 |998.2 |998.56 |

Para o cálculo da velocidade foi usada a fórmula: [pic];[pic]
Para o cálculo do número de Reynolds foi utilizada a fórmula: [pic] ; v= 1,0848E-6 m²/s. Viscosidade cinemática da água obtida por interpolação dos valores conhecidos de 15°C e 20°C.

|Viscosidade |15°C |20°C |18°C |
|(m²/s) |1.14E-06 |1.00E-06 |1.08E-06 |


Resultados e DiscussõesOs dados obtidos foram comparados com os encontrados na literatura em que o numero de Reynolds para escoamento laminar e menor que 2000, o regime critico entre 2000 e 4000 e escoamento turbulento apresenta valor superior a 4000. O regime foi laminar ate a medida numero 3 em que o numero de Reynolds foi de 1254,745819, na próxima medida já observa-se alteração no fluxo podendo-seclassificar como região critica com um numero de Reynolds de 2478,523004. O escoamento foi classificado como turbulento na nona medida com um numero de Reynolds de 6953,529129. A tabela mostra as medições.

[pic]

Tabela 1: Cálculos referentes à vazão, velocidade, e número de Reynolds

|medida |Observações |
|1 |Laminar |
|2|Laminar |
|3 |Laminar |
|4 |Região Crítica |
|5 |Região Crítica |
|6 |Turbulento |
|7 |Turbulento |

Tabela 2: Observações experimentais




Após essa analise foi feita a experiência para a velocidade do escoamento, com umcomprimento de um metro a mancha de corante gastou em media 2,18 segundos para atravessar o tubo. Através da formula [pic] podemos calcular a velocidade que foi de 0,46 m/s. o Erro encontrado foi de 0,22%:

|V(calculado)(m/s) |V(7ª medida)(m/s) |Erro % |
|0,460 |0,459 |0,22 |



Tabela 3: Cálculo do erro percentual....
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