Laboratorio de mecanica dos fluidos

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1. Introdução

Em 1883, procurando observar o comportamento do escoamento dos líquidos, Osborne Reynolds empregou um dispositivo que consiste num tubo transparente inserido em um recipiente com paredes de vidro. Um corante é introduzido na entrada do tubo. Ao abrir gradualmente o obturador, observa-se a formação de um filete retilíneo. Neste tipo de movimento, denominado escoamento laminar: queé definido como aquele no qual o fluido se move em camadas, ou lâminas, uma camada escorregando sobre a adjacente havendo somente troca de quantidade de movimento molecular. Qualquer tendência para instabilidade e turbulência é amortecida por forças viscosas de cisalhamento que dificultam o movimento relativo entre as camadas adjacentes do fluido. Ao abrir mais a torneira, a velocidade aumenta eo filamento se difunde no liquido, como conseqüência do movimento desordenado das partículas. Esse regime denomina-se turbulento que é aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido. Entre esses dois regimes existe ainda o escoamento de transição que é aquele em que o fluido semove de maneira levemente oscilatória, no qual as partículas passam a apresentar movimento oscilante. O regime de escoamento, se lamelar, turbulento ou de transição, é determinado pelo o número de Reynolds. O número de Reynolds é o parâmetro adimensional que relaciona as forças inerciais e as forças viscosas da vazão de um fluido incompressível, na ausência de campo gravitacional. Ele foiformulado em 1883 por Osborne Reynolds e recebeu este nome em 1923. Ele é simbolizado por Re ou NRe. É também chamado de número V de Damkohler V (DaV). A expressão matemática do número Re é a seguinte:

Onde:
ρ - massa específica do fluido;
v - velocidade média do escoamento;
L- comprimento característico da tubulação
μ - viscosidade do fluido.
O comprimento L pode ser definido por:Verifica-se experimentalmente que o escoamento de um fluido qualquer é:

Laminar se Re < 2.000;
Turbulento se Re > 4.000;
Transição, isto é, mudando de um regime para outro, se 2.000 < Re < 4.000
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 escoamentode água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante).

2. Objetivo
Visualizar escoamentos laminares e turbulentos e calcular o número de Reynolds.

3. Materiais e Métodos

3.1 Materiais

- Aparato experimental – Módulo de Reynolds
- Cronômetro
- Termômetro
- Proveta de 150 ml e 500 ml
- Paquímetro
-Água (com corante vermelho)

3.2 ProcedimentoExperimental
Para a realização desta prática foi usado um aparelho chamado de aparato experimental, por onde o fluido estudado (neste caso a água) escoava, através da tubulação do mesmo. Logo após ligar o sistema foi adicionado à água um corante de alimentos na cor vermelha, para a melhor visualização do sistema. Para definir realmente o tipo de escoamento era preciso saber o número de Reynolds, paraisso foi preciso calcular a vazão e a velocidade de cada um. Nesta prática foram vistos dois escoamentos, sendo o primeiro um escoamento laminar, onde seus movimentos são giratórios, devido a sua alta velocidade. Para se calcular a vazão foi preciso medir o tempo (usando um cronômetro) que o fluido gastava para encher a proveta usada. Depois de feito isso calculou-se a vazão deste escoamento pelaequação:

Foi medido também o diâmetro da tubulação por onde o fluido escoava, podendo calcular então a área transversal da tubulação, usando:

Usando a fórmula da vazão e da área calculou-se a velocidade do fluido, usando a seguinte equação:

Após encontrarmos estes valores mediu-se a temperatura da água, usando o termômetro, e pesquisou-se na literatura o valor da massa específica e...
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