Apresentação(2B4_1)_Classificação do escoamento_ Parte II

Prévia do material em texto

FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
Prof. Dr. Mara Nilza Estanislau Reis 
 
 
 
 
TIPOS DE ESCOAMENTO – viscoso x 
não viscoso 
 
ESCOAMENTO VISCOSO x 
ESCOAMENTO NÃO VISCOSO 
 
Quando as partículas de uma determinada região 
de um fluido movem-se em relação as partículas 
de regiões adjacentes, surgem forças de atrito 
entre elas devido à resistência do fluido às 
deformações produzidas pelo movimento 
relativo dessas partículas. 
 
ESCOAMENTO VISCOSO x 
ESCOAMENTO NÃO VISCOSO 
 
Escoamentos em que os efeitos da viscosidade 
estão presentes e são significativos são ditos 
escoamentos viscosos. 
 
ESCOAMENTO VISCOSO x 
ESCOAMENTO INVÍSCIDO 
Entretanto, em muitos escoamentos reais, 
existem regiões onde as forças viscosas são muito 
pequenas em relação as forças inerciais e no 
escoamento, normalmente em regiões afastadas 
de superfícies sólidas. Nestes casos, é comum 
desprezar os efeitos da viscosidade do fluido. 
 
 
 
 
 
TIPOS DE ESCOAMENTO – laminar x 
turbulento 
 
ESCOAMENTO LAMINAR 
Quando um fluido escoa lentamente, suas 
partículas se movimentam de maneira ordenada 
formando lâminas ou camadas que deslizam 
umas sobre as outras, cada uma delas 
preservando sua característica no meio. 
ESCOAMENTO LAMINAR 
 
 
O escoamento laminar é portanto, caracterizado 
pela baixa difusividade das partículas que 
compõem o fluido entre suas camadas. 
No escoamento laminar a viscosidade age no 
fluido no sentido de amortecer a tendência de 
surgimento da turbulência. 
 
 
ESCOAMENTO LAMINAR 
Este escoamento ocorre geralmente a baixas 
velocidades e em fluidos que apresentem 
grande viscosidade. 
ESCOAMENTO TRANSIÇÃO 
Representa a passagem do escoamento laminar 
para o turbulento ou vice-versa. 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
No escoamento turbulento, a velocidade das 
partículas do fluido é maior e varia de maneira 
randômica. Portanto possuem grande 
difusividade, sendo impossível observar camadas 
definidas na maior parte do escoamento. 
 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
Ocorre quando as partículas de um fluido não 
movem-se ao longo de trajetórias bem 
definidas, ou seja as partículas descrevem 
trajetórias irregulares. 
ESCOAMENTO LAMINAR X ESCOAMENTO 
TURBULENTO 
Fonte: FERNANDES (2015) 
ESCOAMENTO LAMINAR X ESCOAMENTO 
TURBULENTO 
Fonte: RODRIGUES (2015) 
ESCOAMENTO LAMINAR X ESCOAMENTO 
TURBULENTO 
Fonte: FOX,McDONALD, PRITCHARD (2014) 
Trajetórias de partícula em escoamentos unidimensionais, laminar e turbulento. 
ESCOAMENTO LAMINAR x 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
A diferença entre os dois está associada ao fato 
que no primeiro caso, temos transferência de 
quantidade de movimento a nível molecular e 
no segundo a nível macroscópico. 
A diferença no comportamento está associada 
com as forças que atuam no elemento de fluido. 
 
ESCOAMENTO LAMINAR x 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
Quanto as forças viscosas dominam em relação 
as forças de inércia, o escoamento apresenta 
comportamento laminar. 
Quando as forças de inércia dominam, o 
escoamento se comporta como turbulento. 
 
ESCOAMENTO LAMINAR X 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
O comportamento do escoamento depende se o 
escoamento é laminar ou turbulento. 
É possível determinar numericamente, se o 
regime de escoamento é laminar ou turbulento 
através do número de Reynolds. 
 
 
ESCOAMENTO LAMINAR x 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
O número de Reynolds relaciona as forças 
inerciais e viscosas do escoamento. 
Caracteriza o comportamento global do 
escoamento de um fluido. 
 
 
EXPERIMENTO DE 
REYNOLDS PARA 
ILUSTRAR O TIPO DE 
ESCOAMENTO 
Fonte: VILANOVA (2011) 
ESCOAMENTO LAMINAR x 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
 
 
Para escoamentos em tubos: 
 
 (velocidade média do escoamento) 
 
 (diâmetro da tubulação) 
 
ESCOAMENTO LAMINAR x 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
 
 
Para ReD ≤ 2300 o escoamento é laminar, para 
ReD > 4000 o escoamento é turbulento. Para 
2300 < ReD ≤ 4000 para escoamentos em 
duto, considera-se que o escoamento está em 
uma zona de transição e apresenta 
características de ambos os regimes. 
ESCOAMENTO LAMINAR x 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
 
 
Para escoamentos sobre placas: 
 
 (velocidade da corrente livre) 
 
 (comprimento da placa) 
 
Para ReL ≤ 500000 (5x10
5) o escoamento é laminar, para ReL > 
500000 (5x105) o escoamento é turbulento. 
ESCOAMENTO LAMINAR x 
ESCOAMENTO TURBULENTO 
 
 
 
Para escoamentos em tubos: 
 
Qual a sua dimensão? 
 
 
 
 
 
 
TIPOS DE ESCOAMENTO – interno x 
externo 
 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
 
 
 
Os escoamentos completamente envoltos por 
superfícies sólidas são chamados de 
escoamentos internos (dutos). 
 
 
 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
 
 
 
Perfil de velocidade em um escoamento interno 
Fonte: VILANOVA (2011) 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
 
 
 
Fonte: ALÉ (2011) 
Campo de velocidades num escoamento interno de tubulação industrial 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
 
 
 
• Escoamento em tubulações industriais, 
dutos de ar condicionado; 
• Escoamentos em peças de transição bocais 
convergente e divergente (difusores); 
• Escoamento em acessórios como curvas, 
joelhos e válvulas. 
 
 
 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
 
 
 
O escoamento interno de líquidos nos qual o 
duto não fica completamente preenchido, 
existindo uma superfície livre submetida a uma 
pressão constante, é denominado escoamento 
em canal aberto (rios, canais de irrigação, 
aquedutos). 
 
 
 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
 
 
 
O escoamento em torno de corpos imersos 
num fluido são denominados escoamentos 
externos. 
 
 
 
 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
 
 
 
Escoamentos externos ocorrem ao redor de corpos imersos em 
um fluido. 
 
 
 
 
 
Fonte: FOX,McDONALD, PRITCHARD (2018) 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
Na aerodinâmica o escoamento sobre asas de 
avião, pás de helicópteros e escoamento de 
mísseis e foguetes são casos típicos de 
escoamentos externos. 
ESCOAMENTO INTERNO x ESCOAMENTO 
EXTERNO 
Escoamento sobre uma seção de asa e sobre um avião. 
Fonte: ALÉ (2011) 
 
 
 
 
TIPOS DE ESCOAMENTO – 
compressível x incompressível 
 
ESCOAMENTO COMPRESSÍVEL x 
ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL 
 
 
 
Escoamentos compressíveis ocorrem quando a 
densidade absoluta ou massa específica varia 
em algum ponto no escoamento. Os gases são 
facilmente comprimidos, sendo tratados como 
fluidos compressíveis, levando em consideração 
as mudanças de pressão e temperatura. 
ESCOAMENTO COMPRESSÍVEL x 
ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL 
 
 
 
Os escoamentos compressíveis são 
importantes em sistemas de ar comprimidos, 
em projeto de aeronaves modernas de alta 
velocidade, ventiladores e compressores. 
ESCOAMENTO COMPRESSÍVEL x 
ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL 
 
 
 
Escoamentos incompressíveis a densidade 
absoluta ou massa específica é constante. 
Os líquidos são difíceis de comprimir e na 
maioria das condições em regime permanente 
são tratados como incompressíveis. 
ESCOAMENTO COMPRESSÍVEL x 
ESCOAMENTO INCOMPRESSÍVEL 
 
 
 
O escoamento compressível ou incompressível 
é definido a partir de um parâmetro chamado 
número de Mach, que é definido como sendo a 
razão da velocidade do escoamento ( ) pela 
velocidade local do som (c = 340m/s). 
V
c
V
Ma 
 
 
 
 
TIPOS DE ESCOAMENTO – natural x 
forçado 
 
 
 
Escoamentos naturais ocorrem quando apenas 
as forças gravitacionais induzem o movimento. 
 
 
 
 
ESCOAMENTO NATURAL x ESCOAMENTO 
FORÇADO 
 
 
 
No caso dos escoamentos forçados, o 
movimento é produzido a partir do uso de uma 
máquina de fluxo, como bombas, ventiladores, 
compressores, etc. 
 
 
 
ESCOAMENTO NATURAL X ESCOAMENTO 
FORÇADO 
ATÉ A NOSSA PRÓXIMA AULA. 
Muito obrigada pela atenção.