domingo, 19 de junho de 2011

EXPERIMENTO DE ESCOAMENTO


Osborne Reynolds

Seus primeiros trabalhos foram em eletricidade e magnetismo, depois mudou para hidráulica e hidrodinâmica, após 1873, se concentrou totalmente na hidrodinâmica, estudando assim as mudanças que um escoamento, em regimes laminares e turbulentos. Em 1883, introduziu o mais importante numero adimensional da mecânica dos fluidos, conhecido como NUMERO DE REYNOLDS.
Reynolds injetou na corrente líquida transparente um filete de líquido colorido e de mesma densidade na seção de entrada do conduto de vidro circular horizontal. Para vazões pequenas o filete de tinta era uma linha reta em todo o tubo, indicando regime laminar. Com o aumento da vazão, ou seja da velocidade do fluido, o adimensional, hoje denominado número de Reynolds, aumenta e chega-se a uma condição onde o filete de tinta ondula e subitamente desaparecia, difundindo-se totalmente no tubo. Neste caso, há o rompimento do movimento ordenado do escoamento laminar devido ao violento intercâmbio da quantidade de movimento, tornando-se turbulento.
Em tubulações industriais, quando o número de Reynolds é inferior a 2000, considera-se escoamento laminar.
Experimento de Reynolds - Visualização dos regimes de escoamento
Apresentado por Osborne Reynolds, em 1883, tem como função a demonstração da existência de dois regimes de escoamento: o regime laminar e o turbulento. Para tal é utilizado um tubo transparente, no qual a água escoa, partindo de um reservatório onde se encontra em repouso. Um filete de tinta é injetado na corrente de água, permitindo a visualização do escoamento através do comportamento deste filete. Se o filete escoa de forma retilínea ao longo da tubulação, sem ocorrer uma mistura efetiva com a água, então o escoamento é dito laminar. Caso haja uma mistura rápida com a água, resultando no desaparecimento do filete, o escoamento atinge o regime turbulento. Normalmente, em tubulações, admite-se que o escoamento seja laminar para Re < 2300, laminar ou turbulento, dependendo das condições do escoamento na tubulação, para 2300 < Re < 4000. Para Re > 4000, o escoamento atinge o regime turbulento. Representa o Número de Reynolds (adimensional), sendo dado pelo produto entre a massa específica do fluido, a velocidade média na tubulação, e o diâmetro interno da tubulação, dividido pela viscosidade absoluta do fluido. Para a redução do nível de agitação da água no reservatório é necessário que esta permaneça em repouso por um tempo superior a uma hora, evitando-se assim a formação de escoamentos secundários dentro do tubo. Estes escoamentos secundários promovem distorções no filete de tinta que passa a assumir formas diversas, girando ao longo do eixo central do tubo.
Outros detalhes importantes devem ainda ser observados, como a introdução da tinta (azul de metileno), antes da entrada da tubulação, pois o tubo de injeção também perturba o escoamento. Também a forma de entrada da tubulação merece atenção especial, sendo recomendada uma entrada de perfil elíptico, como uma boca de sino, evitando-se a formação de vórtices no escoamento.
Com esta série de cuidados, pode-se manter o regime laminar para valores fora da faixa apresentada acima, chegando-se a Re > 8000. Estes valores, logicamente, são valores especiais de laboratório, enquanto as faixas especificadas aplicam-se para tubulações normais, e servem como regra geral para escoamentos na prática.

Fotos


Recursos: LabTermo;
Projeto e construção: LabTermo.



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