Determinação do número de Reynolds
Por: BelenValdez99 • 14/6/2022 • Relatório de pesquisa • 1.003 Palavras (5 Páginas) • 161 Visualizações
INSTITUTO LATINO-AMERICANO DE TECNOLOGIA, INFRAESTRUTURA E TERRITÓRIO (ILATIT)[pic 1]
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Laboratório de Engenharia Química I
Professor: Daniel Jose de Oliveira Ferreira
RELATÓRIO
“DETERMINAÇÃO DO NÚMERO DE REYNOLDS”
Carmelo Rafael Armando García.
Maria Belen Valdez Figueredo.
Nadyne Alejandra Díaz Ávalos.
Foz do Iguaçu, 30 de Maio de 2022.
- Introdução.
Em 1883, procurando observar o comportamento do escoamento dos líquidos, Osborne Reynolds empregou um dispositivo que consiste de um tubo de vidro inserido em um recipiente com paredes de vidro. demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, o escoamento laminar e o escoamento turbulento.
O número de Reynolds frequentemente surge quando fazemos análises dimensionais de problemas de dinâmica de fluidos, e como tal pode ser usado para determinar semelhança dinâmica entre os diferentes casos experimentais. Eles também são utilizados para caracterizar diferentes regimes de fluxo, tais como laminar ou turbulento: fluxo laminar ocorre em baixos números de Reynolds, onde as forças viscosas são dominantes, e é caracterizada por suave movimento fluido, 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, enquanto o fluxo turbulento ocorre em um elevado número de Reynolds e é dominado por forças de inércia, que tendem a produzir redemoinhos aleatória, vórtices e instabilidades fluxo outros.
Para o caso de um fluxo de água num tubo cilíndrico, admitem-se os valores de 2000 e 4000 como limites. Dessa forma, para valores menores que 2000 o fluxo será laminar e para valores maiores que 4000 o fluxo será turbulento. Entre estes dois valores o fluxo é considerado como de transição.
- Objetivo.
- 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).
- Materiais e métodos.
Um corante foi introduzido na entrada do tubo. Ao abrir a válvula de controle de vazão, observou-se o escoamento do corante inserido no interior do tubo com a válvula pouco aberta, onde o corante segue ao longo de linhas retilíneas de movimento do fluido.
Este procedimento foi repetido 5 vezes para vazões crescentes, cada medida sendo tomada em triplicata, pela abertura cuidadosa da válvula de controle de fluxo e 5 vezes para vazões decrescentes, novamente em triplicata, fechando-se cuidadosamente a válvula de controle, calculou-se a vazão como a média simples de cada uma das medidas.
- Resultados e discussão.
O escoamento turbulento obedece aos mecanismos da mecânica dos meios contínuos e o fenômeno da turbulência não é uma característica dos fluidos mas do escoamento. A natureza de um escoamento, isto é, se laminar ou turbulento e sua posição relativa numa escala de turbulência é indicada pelo número de Reynolds (Re). O número de Reynolds é a relação entre as forças de inércia.
Para dutos circulares de diâmetro D, temos que forças de inércia (ρv) entre forças de viscosidade (μ/D). É expresso como:
(1)[pic 2]
Onde:
é a massa específica do fluido (kg/m3)[pic 3]
é a viscosidade do fluido (kg/m.s)[pic 4]
é a velocidade média do escoamento (m/s)[pic 5]
é o diâmetro interno da tubulação (m)[pic 6]
Para esta equação precisou-se determinar vários parâmetros. A densidade e viscosidade do fluido foram obtidas a partir de tabelas usando como referência a temperatura do fluido empregado. Feita a medição da temperatura com o auxílio de um termômetro, a temperatura na qual o fluido encontra-se foi de 20. [pic 7]
Utilizando a tabela de propriedades da água em diferentes temperaturas, colocada no anexo, determina-se aproximadamente e O diâmetro da tubulação foi fornecido pelo manual do equipamento sendo 12 mm.[pic 8][pic 9]
Para determinação da velocidade do fluido emprega-se a Equação 2, sendo:
[pic 10]
Onde,
V é a velocidade do fluido (m/s)
Q é a vazão volumétrica (/s)[pic 11]
A é a área da seção circular da tubulação ()[pic 12]
As medidas tomadas em triplicata foram anotadas na Tabela 1 junto com as vazões calculadas com a fórmula anterior.
Tabela 1. Medidas de volume, tempo e vazões calculadas.
t (s) | v (m³) | Vazão (m³/s) | |
1 | 7,38 | 4,0x10-5 | 5,42x10-6 |
8,13 | 4,5x10-5 | 5,54x10-6 | |
4,63 | 2,5x10-5 | 5,40x10-6 | |
2 | 4,53 | 3,3x10-5 | 7,28x10-6 |
2,97 | 2,4x10-5 | 8,08x10-6 | |
4,25 | 3,3x10-5 | 7,76E-06 | |
3 | 3 | 3,3x10-5 | 1,10x10-5 |
4,78 | 5,2x10-5 | 1,09x10-5 | |
5,69 | 6,0x10-5 | 1,05x10-5 | |
4 | 2,16 | 3,9x10-5 | 1,81x10-5 |
2,6 | 5,0x10-5 | 1,92x10-5 | |
3,28 | 6,3x10-5 | 1,92x10-5 | |
5 | 2,37 | 7,3x10-5 | 3,08x10-5 |
2,66 | 8,0x10-5 | 3,01x10-5 | |
2,88 | 9,1x10-5 | 3,16x10-5 | |
6 | 2,16 | 7,1x10-5 | 3,29x10-5 |
2,07 | 6,9x10-5 | 3,33x10-5 | |
2,62 | 8,8x10-5 | 3,36x10-5 | |
7 | 2,66 | 5,7x10-5 | 2,14x10-5 |
3,28 | 7,0x10-5 | 2,13x10-5 | |
4,21 | 8,9x10-5 | 2,11x10-5 | |
8 | 3,31 | 5,2x10-5 | 1,57x10-5 |
3,6 | 6,0x10-5 | 1,67x10-5 | |
4,13 | 6,8x10-5 | 1,65x10-5 | |
9 | 3,97 | 4,7x10-5 | 1,18x10-5 |
6,15 | 7,0x10-5 | 1,14x10-5 | |
5,28 | 6,0x10-5 | 1,14x10-5 | |
10 | 6 | 2,8x10-5 | 4,67x10-6 |
7,72 | 3,5x10-5 | 4,53x10-6 | |
8,88 | 4,0x10-5 | 4,5x10-6 |
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