Os Fenômenos De Transferência E Operações Unitárias Experimental I

Experimento De Reynolds- Regime de Escoamento em Tubulações

Fenômenos De Transferência E Operações Unitárias Experimental I

Débora De Pellegrin Campos – 15/08/2018

Aurélio Fidelis Bortolotto

Gabriel Ferreira

Isabela Santana Figueiró

Luiz Bonifácio Colombo

1 OBJETIVOS

Este experimento tem por intuito o estudo dos regimes de escoamento em tubos retos: laminar, transição e turbulento, através de traçadores colorimétricos de solução de azul de metileno. Permitindo, assim, determinar curvas do gráfico de Moody (fator de atrito em função do Reynolds). Logo, os principais objetivos são:

• Realizar observações visuais dos regimes de escoamentos em função do número de Reynolds;
• Determinar experimentalmente o número de Reynolds em função da vazão e o número de Reynolds crítico, em conduto circular;
• Determinar experimentalmente a perda de carga por escoamento e a variação do coeficiente de atrito hidráulico (Fanning) em função do número de Reynolds e, com isto aprender a confeccionar o gráfico de Moody;
• Fazer gráfico em log-log, do coeficiente de Atrito em função do número de Reynolds;
• Analisar as eventuais histereses ocorridas na obtenção de dados.

1. 2 RESULTADOS E ANÁLISES

O número de Reynolds é um cálculo usado em projetos de tubulações industriais, onde a relação entre forças da inércia e forças viscosas, resulta em um número adimensional da mecânica dos fluidos para ditar o regime laminar ou turbulento de um fluido sobre uma superfície.

Das relações entre as duas forças citadas, surgiu o conceito de coeficiente de atrito fluidodinâmico ou também conhecido como fator de atrito de Fanning.

O experimento prático ocorrido no dia 15 de agosto de 2018, Regime de Escoamento em Tubulações, consistiu na averiguação de determinados tempos de enchimentos de um volume de controle por diferentes vazões controlados por uma válvula principal. Assim como manteve o cuidado com a perda de carga e análise do coeficiente de atrito do tubo do escoamento, e fluido utilizado, a água. Fazendo-se os devidos cálculos para a comparação do regime em cada ponto do volume de controle, Número de Reynolds versus Fator de Fanning. Para maiores detalhes, ao final do experimento foi feito o fechamento da válvula, e anotados resultados como na abertura. Logo, todas as tabela e imagem que acompanham este relatório, virão seguidas de “A” para abertura da válvula de vazão e “B” para o fechamento da válvula de vazão.

Para tanto, iniciou-se o experimento abrindo dois registros de bloqueio instalados nas mangueiras do manômetro inclinado e esperou-se a coluna manométrica estabilizar na posição inicial. Este foi o ΔHInclinado inicial, ou seja, distância que o clorofórmio se movimentou na coluna inclinada. Em seguida, a válvula de regulagem de vazão foi aberta lentamente para iniciar o escoamento, juntamente com a válvula de solução de azul de metileno. [pic 3]

Por questões que podem incluir erros grosseiros e de equipamentos, a coluna de clorofórmio não estabilizava em momento algum, então foi decidido que a cada 2 minutos de espera, a fim de estabelecer uma ordem padrão, iria ser medido o ΔHInclinado o tempo de escoamento (s) de 50 ou 100 mililitros a cada nova vazão e o regime aparente. O tempo de escoamento mediu-se em duplicata para maior eliminação de erros, com o auxílio de um cronômetro. A altura inicial no manômetro foi de 0,113 metros. Os resultados estão representados na tabela 1A.

Tabela 1A - Valores coletados experimentalmente.

Nº	ΔHInclinado (m)	Volume (m3)	Tempo 1 (s)	Tempo 2 (s)
1	0,118	0,00005	10,66	10,72
2	0,130	0,00005	6,88	7,25
3	0,151	0,0001	9,28	8,87
4	0,152	0,0001	8,66	8,54
5	0,155	0,0001	7,22	7,10
6	0,157	0,0001	6,81	6,72
7	0,161	0,0001	6,06	6,01
8	0,166	0,0001	5,87	5,93
9	0,171	0,0001	5,53	5,47
10	0,178	0,0001	4,81	4,79
11	0,184	0,0001	4,53	4,59
12	0,189	0,0001	4,31	4,40
13	0,195	0,0001	4,22	4,12
14	0,204	0,0001	3,95	3,89
15	0,211	0,0001	3,81	3,81
16	0,266	0,0001	3,68	3,66
17	0,279	0,0001	3,44	3,47
18	0,284	0,0001	3,35	3,34
19	0,294	0,0001	3,07	3,09
20	0,308	0,0001	3,04	2,98
21	0,333	0,0001	2,96	2,97
22	0,363	0,0001	2,66	2,60
23	0,408	0,0001	2,50	2,50
24	0,450	0,0001	2,25	2,25
25	0,685	0,0001	1,58	1,54

Fonte: dos acadêmicos, 2018.