Experiência De Reynolds

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

INSTITUTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

EXPERIÊNCIA DE REYNOLDS

PROFESSOR: Rubenildo Vieira Andrade

ALUNA(s): Dhébora Sayonara de Morais Severo - 19333

Jaqueline Oliveira Gouveia - 18835

Júlia Cavalheiro Rodrigues - 22425

TURMA: P9

Itajubá

2014

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 3

1.1. OBJETIVO 3

1.2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3

1.2.1. REGIMES DE ESCOAMENTO 3

1.2.2. ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO 3

1.2.3. CLASSIFICAÇÃO DO ESCOAMENTO 4

2. MATERIAIS E MÉTODOS 7

2.1. MATERIAIS UTILIZADOS 7

2.2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 7

3. RESULTADOS 8

4. ANÁLISE DOS RESULTADOS 10

5. CONCLUSÃO 11

INTRODUÇÃO

OBJETIVO

Visualizar os tipos de escoamento de fluidos e relacioná-los ao número de Reynolds e determinar o fator de atrito devido ao tipo de escoamento.

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

REGIMES DE ESCOAMENTO

A experiência de Reynolds (1883) demonstrou a existência de dois tipos de escoamentos, o escoamento laminar e o escoamento turbulento, e entre os dois é a transição ou escoamento instável. 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).

ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO

Escoamento laminar: é 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.

Escoamento turbulento é aquele no qual as partículas apresentam movimento caótico macroscópico, isto é, a velocidade apresenta componentes transversais ao movimento geral do conjunto ao fluido. O escoamento turbulento apresenta também as seguintes características importantes: irregularidade, difusividade, altos números de Reynolds, flutuações tridimensionais (vorticidade), dissipação de energia.

Figura 2:. Modelos de escoamento do laminar ao turbulento.

CLASSIFICAÇÃO DO ESCOAMENTO

A classificação do escoamento incompressível é fundamental para o seu estudo e pode ser obtida através do número adimensional denominado de número de Reynolds. (Equação 1).

Re=ρuD/µ (1)

Onde,

ρ= Massa específica (Kg/m³);

u= Velocidade média do fluído (m/s);

D= Diâmetro interno da tubulação (m);

µ=Viscosidade dinâmica absoluta (Ns/m²);

Através da experiência de Reynolds se estabeleceu que:

Tabela 1-Classificação do escoamento, conforme o número de Reynolds, para esse trabalho.

Número de Reynolds

Re Tipo de escoamento

Re≤2300 Laminar

2300<Re<4000 Instável ou de Transição

Re≥4000 Turbulento

A transição real de escoamento laminar para o turbulento pode acontecer em vários números de Reynolds pois a transição depende de quanto o escoamento está perturbado por vibrações nos condutos, da rugosidade da região de entrada, etc. Sendo assim, podem-se encontrar limites para cada regime diferentes, de acordo com a fonte consultada. Por exemplo, na tabela a seguir temos os limites para cada regime de escoamento segundo alguns autores:

Tabela 2- Classificação do escoamento, conforme o número de Reynolds por diferentes autores.

Fonte Regime de escoamento

Laminar Transitório Turbulento

Moran Re ≤ 2300 2300 < Re < 4000 Re ≥ 4000

Munson Re ≤ 2100 2100 < Re < 4000 Re ≥ 4000

Brunetti Re ≤ 2000 2000 < Re < 2400 Re ≥ 2400

FATOR DE ATRITO

O fator de atrito (f) é um dos parâmetros para determinação da perda de carga em tubulações, também varia com o tipo de escoamento, sendo dependente do número de Reynolds da razão entre a rugosidade (ɛ) e o diâmetro do tubo.

Para escoamento laminar e tubos lisos/rugosos:

f= 64/Re (2)

Para escoamento onde, 3000≤Re≤105, Blasius:

f=0,3164 Re-0,25 (3)

Para escoamento onde, 2300≤Re≤4x106, Konakov:

f= (1,80 logRe-1,5)-2 (4)

Para escoamento em regime turbulento, juntamente com o diagrama de Moody (FIGURA 6, anexos), Colebrook:

1/√f= -2log⁡((ɛ/D)/3,7+