ESCOAMENTO LAMINAR E TURBULENTO

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Ouro Preto 
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Urbana 
Disciplina: URB227 – Hidráulica Aplicada 
 
 
 
 
 
 
 
ESTUDO DIRIGIDO II 
AULA PRÁTICA: ESCOAMENTOS LAMINAR E TURBULENDO 
 
 
 
 
 
 
PROFESSORA: CLÍVIA DIAS COELHO 
NOMES: LUANA ADRIANO ROCHA 
MATRÍCULA: 19.2.1127 
 
 
 
 
 
 
 
OURO PRETO 
02/09/2022 
 
SUMÁRIO: 
 
• RESUMO:______________________________________________1 
 
• OBJETIVO:______________________________________________1 
 
 
• FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: ______________________________1 
 
 
• MATERIAS E MÉTODOS: __________________________________2 
 
 
• RESULTADOS: __________________________________________3 
 
 
• DISCUSSÃO DOS RESULTADOS: ____________________________4 
 
 
• CONCLUSÃO: ___________________________________________4 
 
 
• BIBLIOGRAFIA: _________________________________________4 
 
 
 
 
 
 
 
OURO PRETO 
02/09/2022 
RESUMO: 
 
Este estudo tem como objetivo visualizar os tipos de escoamento de um 
fluído por um tubo e medir a vazão através do cálculo do número de 
Reynolds nos diversos casos. 
Com o experimento, as medidas de vazão foram realizadas mediante de um 
sistema de tubos, e assim possibilitando o cálculo do número de Reynolds, 
confirmando a visualização do tipo de escoamento, sendo este laminar, 
transição e turbulento. 
 
 
OBJETIVO: 
O experimento tem como objetivo observar a diferença entre um 
escoamento laminar, transição e turbulento, além de determinar o número 
de Reynolds para o fluxo de água em cada 6 tipos de escoamentos visto na 
aula prática. 
 
 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA: 
Reynolds realizou em 1883 um experimento que o consagrou como um 
pioneiro na moderna mecânica dos fluidos. Ele injetou, dentro de um tubo 
transparente contendo água correntes alimentadas por tanques com cargas 
constantes, uma fina corrente de um corante com peso específico igual ao 
da água e observou que em velocidades relativamente baixas, as partículas 
se movem muito regularmente, permanecendo paralelas em todas as 
partes. Como o fluido se move em lâminas paralelas, a corrente seguia uma 
linha reta e fina ao longo do tubo. Classificou este comportamento como 
fluxo laminar. Ao aumentar a velocidade gradativamente ao longo do 
experimento, notou que a linha desenhada pelo corante começava a sofrer 
oscilações e se interrompia abruptamente (formação de flutuações), 
difundindo através do tubo, ficava cada vez mais próximo de onde fora 
injetado. Para velocidade mais elevadas, o ponto de interrupção se move 
no sentido contrário ao da corrente até que, finalmente, ele se torna 
turbulento (escoamento caótico com flutuações ocorrendo em todas as 
direções) em toda parte. A transição do escoamento normalmente ocorre 
para valores de Reynolds aproximadamente iguais a 2300 (escoamento em 
tubos). Porém, em condições bem controladas, já foi registrado 
escoamento laminar para Reynolds de até, aproximadamente, 100000. A 
esse fluxo irregular ele designou o nome de fluxo turbulento. Ao trecho da 
tubulação em que observava a transição entre os dois fluxos, denominou 
de fluxo intermediário, duas forças ocorrendo neste fluxo e postulou uma 
equação relacionando as duas e classificando o tipo de fluxo. 
 Após visualização do filete de corante, medira vazão do escoamento para 
cálculo do número de Reynolds, nos diversos casos. Expressamente dita 
como: Q = mf – mi / p Δt e Re = VD/v = 4Q/ πDv 
 
 
MATERIAIS E MÉTODOS: 
Materiais: 
• Reservatório de nível praticamente constante; 
• Sistema formado por um tubo de vidro 55mm; 
• Tubulação de PVC de ½ polegadas; 
• Registro de vazão; 
• Sistema de injeção de um filete de um corante; 
• Vasilha; 
• Balde; 
• Balança; 
• Cronômetro. 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 
 
Antes de tudo, verificou-se se as válvulas de saída estavam fechadas e a 
válvula bomba totalmente aberta, então colocou-se a unidade em 
operação. Em seguida ajustou-se a válvula que se encontra na extremidade 
da tubulação para obter-se uma baixa vazão (escoamento laminar). Com o 
sistema injetou-se um filete de um corante na tubulação e observou-se o 
comportamento da tinta ao longo do tubo. Coletou-se uma certa 
quantidade de líquido na saída e cronometrou-se o tempo de coleta. 
Repetiu-se estão operação para a mesma vazão. Repetiu-se o 
procedimento alterando a vazão para uma vazão média (escoamento de 
transição) e para uma vazão alta (escoamento turbulento). 
 
 
RESULTADOS: 
 
• Planilha com os cálculos necessários sobre: vazão; velocidade; 
Número de Reynolds. 
 
• De acordo com o Número de Reynolds: 
Escoamento Laminar = Re < 2000 
Escoamento Transitório = 200 < Re < 2400 
Escoamento Turbulento = Re > ou igual 2400 
 
• Foi concluído: 
Medida 1: Escoamento Laminar 
Medida 2: Escoamento Laminar 
Medida 3: Escoamento Transitório 
Medida 4: Escoamento Turbulento 
Medida 5: Escoamento Turbulento 
 
 
 
Temp. Água: 17°C Temp. Ambiente: 17° Viscos. Cinem: 1,096*10^-6 M.E. H20: 1000 kh/m³ Dia. T: 55m 
Med FILETE Mi (kg) Mf (kg) ΔT (s) Q (l/s) V (m/s) Nmr. Rey. 
(adm) 
1 CENTRAL 0,128 0,740 9,81 0,062510 0,026324 1442,068 
2 CENTRAL 0,128 0,914 9,66 0,081529 0,034333 1880,826 
3 CENTRAL 0,306 1,952 15,03 0,109733 0,046210 2531,478 
4 CENTRAL 0,306 2,954 15,23 0,174215 0,073365 4019,032 
5 CENTRAL 0,306 5,072 15,23 0,476601 0,200706 10994,860 
 
 
 
 
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS: 
Os dados obtidos no experimento pelas análises estão bons, pois os 
resultados estão de acordo com as determinações do número de Reynolds 
na literatura. Pela planilha, o valor para Reynolds se inicia na primeira e 
segunda medida com o escoamento laminar, sendo assim, menor que 2300. 
Para a vazão média, encontrou-se um valor para Reynolds pouco acima de 
2300, ou seja, um escoamento em transição entre laminar e turbulento na 
terceira medida. Para a alta vazão encontrou-se Reynolds bem acima de 
2300, o que é coerente, pois notou-se experimentalmente um escoamento 
bem turbulento na quarta e quinta medida. 
 
CONCLUSÃO: 
Através do experimento observou-se a diferença entre escoamento laminar 
transição e turbulento em um tubo contínuo de vidro. E também foi 
determinado o número de Reynolds para cada tipo de escoamento. Os 
resultados obtidos estão condizentes com os valores encontrados na 
literatura. Com isso, os objetivos do experimento foram alcançados. 
 
REFERÊNCIAS: 
BENETT, C. O.& MYERS, J. E., Fenômenos de Transporte – Quantidade 
deMovimento, Calor e Massa ; Editora Mc Graw-Hill do Barsil,São 
Paulo,1978. 
 
 PERRY, R. H. & GREEN, D. W., Perry’s Chemical Engineers’Handbook , 
7ªEdition, McGraw-Hill International editions, 1998. 
 
STREETER, V. L. & WYLIE, E. B., Mecânica dos Fluidos , McGraw-Hill, 7ª ed.