Baixe Determinação experimental da viscosidade e velocidade de fluidos e outras Exercícios em PDF para Fenômenos de Transporte, somente na Docsity!
NOME DO ALUNO: Filipe Beloni Goveia
RA: 3676644501
NOME DO CURSO: Graduação em Engenharia Elétrica
NOME DA DISCIPLINA: Fenômenos de transporte
UNIDADE 1: Estática e cinemática dos fluidos
SEÇÃO 2: Estática dos fluidos
ATIVIDADE 1: Determinar a velocidade de escoamento e a viscosidade de fluidos.
Abril de 2024
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
Introdução: A prática laboratorial consiste em realizar testes para determinar a velocidade de escoamento e a viscosidade de fluidos através da análise do deslocamento de esferas metálicas com diferentes diâmetros, quando imersas em fluidos com viscosidades distintas. Com o auxílio do viscosímetro de Stokes obter os tempos de queda livre das esferas nos fluidos e, com isso, encontrar a viscosidade dinâmica dos fluidos de forma experimental, podendo realizar uma comparação com os valores teóricos. Prática em laboratório Algetec com uso de tubos de acrílico, esferas metálicas, água, óleo, glicerina e com uso de instrumentos de medição como cronômetro, posteriormente a avaliação de resultados.
Objetivos: Determinar a viscosidade de diferentes fluidos. Diferenciar a viscosidade dinâmica e a viscosidade cinemática. Compreender a relação entre a velocidade de escoamento e as propriedades dos fluidos. Compreender a lei de Stokes através da aplicação do viscosímetro na determinação da viscosidade do fluido.
Metodologia experimental: A metodologia proposta utiliza o Laboratório virtual “Algetec”, experimento “Ensaio de viscosidade - viscosímetro de Stokes”.
Resultados encontrados:
FLUÍDO ÁGUA
TUBO COM ÁGUA – ESFERA 10MM
Tabela 1: Telas dos resultados em tubo com água e esfera 10mm.
TUBO COM ÁGUA – ESFERA 8MM
Tabela 2: Telas dos resultados em tubo com água e esfera 8mm.
esfera de queda (s) Percorrida (m)
(m/s)
10 mm 0,73 0,71 0,74 0,74 0,73 0,900 1, 8 mm 0,83 0,83 0,83 0,85 0,84 0,900 1, 6 mm 0,93 0,92 0,93 0,93 0,93 0,900 0, 97 5 mm 0,97 0,97 0,96 0,97 0,97 0,900 0 , Tabela 5: Dados experimentais da água.
Determinando a Viscosidade
Viscosidade Dinâmica -> μ=(2r²g(ρesfera-ρfluido))/(9[1+2,4(r/R)]V)
Água ρ=1000Kg/m³, ρesfera= 7850 kg/m³, g=9,81m/s², R=0,022m
μ10 mm=(20,005²9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,005/0,022)]1,23)=0,20𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ8mm=(20,004²9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,004/0,022)]1,07)=0,16𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ6mm=(20,003²9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,003/0,022)]0,97)=0,10𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ5mm=(20,0025²9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,0025/0,022)]0,93)=0,08𝑘𝑔⁄𝑚.s
Velocidade Corrigida -> Vcorrigida=[1+2,4×(𝑟⁄𝑅)]*V
Água
Vcorrigida10 mm=[1+2,4(0,005/0,022)]1,23=1,90m/s
Vcorrigida8 mm=[1+2,4(0,004/0,022)]1,07=1,54m/s
Vcorrigida6 mm=[1+2,4(0,003/0,022)]0,97=1,29m/s
Vcorrigida5 mm=[1+2,4(0,0025/0,022)]0,93=1,18m/s
Viscosidade Cinemática -> v=μ/ρ
Água ρ=1000Kg/m³,
V10 mm=0,20/1000=2,0*10-
V8 mm=0,16/1000=1,6*10-
V6 mm=0,10/1000=1,0*10-
V5 mm=0,08/1000=0,8*10-
Erro Relativo percentual -> Erro Relativo=((Valor experimental-valor real)/valor real)*
Viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−^7 m²/s
Erro Relativo10mm=((2,010-4-9,8610-7)/(9,8610-7))100=20.183,98%
Erro Relativo8mm=((1,610-4-9,8610-7)/(9,8610-7))100=16.127,79%
Erro Relativo6mm=((1,010-4-9,8610-7)/(9,8610-7))100=10.041,99%
Erro Relativo5mm=((0,810-4-9,8610-7)/(9,8610-7))100=8.013,59%
Fluído: Água Diâmetro da esfera
Velocidade Média (m/s)
Velocidade Corrigida (m/s)
Viscosidade Dinâmica
Viscosidade Cinemática
Erro Relativo Percentual 10 mm 1,23 1,90 0,20 2,010-^4 20.183, 8 mm 1,07 1,54 0,16 1,610-^4 16.127, 6 mm 0, 97 1,29 0,10 1,010-^4 10.041, 5 mm 0, 93 1,18 0,08 0,810-^4 8.013,5 9 Tabela 6: Dados para análise da Água.
FLUÍDO ÓLEO 5W
TUBO COM ÓLEO 5W20 – ESFERA 10MM
Tabela 7: Telas dos resultados em tubo com óleo 5W20 e esfera 10mm.
TUBO COM ÓLEO 5W20 – ESFERA 8MM
Tabela 10: Telas dos resultados em tubo com óleo 5W20 e esfera 5mm.
TUBO COM ÓLEO 5W
Diâmetro da esfera Tempo de queda (s)^
Média do Tempo de queda (s)
Distância Percorrida (m)
Velocidade Média (m/s) 10 mm 0,96 0,95 0,96 0,95 0,96 0,900 0, 8 mm 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16 0,900 0, 6 mm 1,48 1,47 1,49 1,49 1,48 0,900 0, 61
5 mm 1,83 1,82 1,84 1,83 1,82 0,900 0 ,
Tabela 11: Dados experimentais do óleo 5W20.
Determinando a Viscosidade
Viscosidade Dinâmica -> μ=(2r²g(ρesfera-ρfluido))/(9[1+2,4(r/R)]V)
Óleo 5W20 ρ=852 kg/m³, ρesfera= 7850 kg/m³, g=9,81m/s², R=0,022m
μ10 mm=(20,005²9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,005/0,022)]0,94)=0,26 𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ8mm=(20,004²9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,004/0,022)]0,78)=0,22 𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ6mm=(20,003²9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,003/0,022)]0,61)=0,17 𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ5mm=(20,0025²9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,0025/0,022)]0,49)=0,15 𝑘𝑔⁄𝑚.s
Velocidade Corrigida -> Vcorrigida=[1+2,4×(𝑟⁄𝑅)]*V
Óleo 5W
Vcorrigida10 mm=[1+2,4(0,005/0,022)]0,94=1,45m/s
Vcorrigida8 mm=[1+2,4(0,004/0,022)]0,78=1,12m/s
Vcorrigida6 mm=[1+2,4(0,003/0,022)]0,61=0,81m/s
Vcorrigida5 mm=[1+2,4(0,0025/0,022)]0,49=0,62m/s
Viscosidade Cinemática -> v=μ/ρ
Óleo 5W20 ρ=852 kg/m³,
V10 mm=0,26/852=3,05*10-
V8 mm=0,22/852=2,58*10-
V6 mm=0,17/852=1,99*10-
V5 mm=0,15/852=1,76*10-
Erro Relativo percentual -> Erro Relativo=((Valor experimental-valor real)/valor real)*
Viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 5,05 × 10-5^ m²/s
Erro Relativo10mm=((3,0510-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))100=503,96%
Erro Relativo8mm=((2,5810-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))100=410,89%
Erro Relativo6mm=((1,9910-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))100=294,06%
Erro Relativo5mm=((1,7610-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))100=248,51%
Fluído: Óleo 5w Diâmetro da esfera
Velocidade Média (m/s)
Velocidade Corrigida (m/s)
Viscosidade Dinâmica
Viscosidade Cinemática
Erro Relativo Percentual 10 mm 0, 94 1,45 0,26 3,0510-^4 503, 8 mm 0 ,78 1,12 0,22 2,5810-^4 410, 6 mm 0, 61 0,81 0,17 1,9910-^4 294, 5 mm 0, 49 0,62 0,15 1,7610-^4 248, Tabela 12: Dados para análise do óleo 5w20.
FLUÍDO GLICERINA
Tabela 15: Telas dos resultados em tubo com glicerina e esfera 6mm.
TUBO COM GLICERINA – ESFERA 5MM
Tabela 16: Telas dos resultados em tubo com glicerina e esfera 5mm.
TUBO COM GLICERINA Diâmetro da esfera Tempo de queda (s)
Média do Tempo de queda (s)
Distância Percorrida (m)
Velocidade Média (m/s) 10 mm 3,43 3,43 3,42 3,43 3,43 0,900 0, 26 8 mm 5,14 5,13 5,12 5,12 5,13 0,900 0, 18 6 mm 8,40 8,37 8,36 8,37 8,38 0,900 0, 11
5 mm 11,49 11,51 11,48 11,49 11,49 0,900 0, 08 Tabela 17: Dados experimentais da glicerina.
Determinando a Viscosidade
Viscosidade Dinâmica -> μ=(2r²g(ρesfera-ρfluido))/(9[1+2,4(r/R)]V)
Glicerina ρ=1250 kg/m³, ρesfera= 7850 kg/m³, g=9,81m/s², R=0,022m
μ10 mm=(20,005²9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,005/0,022)]0,26)=0,90𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ8mm=(20,004²9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,004/0,022)]0,18)=0,89𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ6mm=(20,003²9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,003/0,022)]0,11)=0,89𝑘𝑔⁄𝑚.s
μ5mm=(20,0025²9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,0025/0,022)]0,08)=0,88𝑘𝑔⁄𝑚.s
Velocidade Corrigida -> Vcorrigida=[1+2,4×(𝑟⁄𝑅)]*V
Glicerina
Vcorrigida10 mm=[1+2,4(0,005/0,022)]0,26=0,40m/s
Vcorrigida8 mm=[1+2,4(0,004/0,022)]0,18=0,26m/s
Vcorrigida6 mm=[1+2,4(0,003/0,022)]0,11=0,15m/s
Vcorrigida5 mm=[1+2,4(0,0025/0,022)]0,08=0,10m/s
Viscosidade Cinemática -> v=μ/ρ
Glicerina ρ=1250 kg/m³,
V10 mm=0,90/1250=7,2*10-
V8 mm=0,89/1250=7,1*10-
V6 mm=0,89/1250=7,1*10-
V5 mm=0,88/1250=7,0*10-
Erro Relativo percentual -> Erro Relativo=((Valor experimental-valor real)/valor real)*
A viscosidade cinemática da glicerina é de 6,61 × 10−^4 m²/s.
Erro Relativo10mm=((7,210-4-6,6110-4)/(6,6110-4))100=8,93%
NOME DO ALUNO: Filipe Beloni Goveia
RA: 3676644501
NOME DO CURSO: Graduação em Engenharia Elétrica
NOME DA DISCIPLINA: Fenômenos de transporte
UNIDADE 1: Estática e cinemática dos fluidos
SEÇÃO 3: Cinemática dos Fluidos
ATIVIDADE 2: Experimento de Reynolds.
Abril de 2024
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
Introdução: A prática laboratorial consiste em realizar testes para verificar o comportamento de um fluido (água) em uma tubulação. Com esse experimento, será possível identificar três tipos de escoamentos: laminar, transição e turbulento e a sua relação com o número adimensional de Reynolds. Prática em laboratório Algetec com uso de bancada didática de mecânica dos fluidos, bombas centrífuga, válvulas, funil de separação, mangueira e pipeta, e com uso de instrumentos de medição como cronômetro, posteriormente a avaliação de resultados.
Objetivos: Determinar a vazão em uma tubulação. Identificar três tipos de escoamentos: laminar, transição e turbulento. Relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds.
Metodologia experimental: A metodologia proposta utiliza o Laboratório virtual “Algetec”, experimento “Experimento de Reynolds”. Resultados encontrados:
- Anotar todos os dados e tirar prints das telas dos resultados
OBS: o diâmetro interno no tubo de Reynolds é D = 44 mm
-Verificar a posição das válvulas de acordo com a tabela.
-Abra a válvula 2c completamente.
-Ajuste o potenciômetro para o controle de vazão para que a água entre no reservatório.
-Feche a válvula 13, assim que perceber que o nível de água no reservatório está subindo.
-Feche a válvula 12 após o reservatório encher completamente.
Obs.: O tanque não encheu, refiz várias vezes. Ao chegar em 430 ele volta a abaixar ao invés de subir.
-Medida do volume de água presente no reservatório.
V=4dmx3,2dmx4,24dm=54,27L
-Abra a válvula 14 numa porcentagem escolhida por você.
- A partir dos dados obtidos no laboratório, determine a vazão do sistema.
Variação de volume em 60segundos= 54,27-54,016=0,254L
Vazão -> Q=0,254L/60S=4,2310-3L/s=4,2310-6m³/s
- Qual o regime de escoamento observado no experimento?
ρágua=
D = 44 mm=0,044m
μágua=9,86 × 10−^7 m²/s@25°C
Q=4,23*10-6m³/s
V=(4Q)/(πD²)=(44,2310-6)/( 3,14150,044²)=2,7810-3m/s
Re=(4Q)/(πDμ)=(44,2310-6)/(3,14150,044*9,86 × 10−^7 )=124,
Re=ρágua * VmedD/μ=(12,7810-3m/s*0,044)/(9,86 × 10−^7 )=124,
- A pequena divergência entre os valores se deve à aproximação realizada no cálculo da velocidade.
Escoamento laminar: N° de Reynolds ≤ 2300
Conclusão: Os resultados obtidos foram de acordo com o esperado, e serviram para comprovar na prática a vazão em uma tubulação.
Referências bibliográficas: Algetec – Simulador. Disponível em: <https://cogna.grupoa.education/sagah/object/default/76580800, acesso em 04/05/2024.
NOME DO ALUNO: Filipe Beloni Goveia
RA: 3676644501
NOME DO CURSO: Graduação em Engenharia Elétrica
NOME DA DISCIPLINA: Fenômenos de transporte
UNIDADE 2: Equação da energia e escoamento interno
SEÇÃO 3: Perda de Carga em um Escoamento Interno
ATIVIDADE 3: Comportamento do escoamento da água.
Abril de 2024
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA
Introdução: A prática laboratorial consiste em realizar testes para verificar o comportamento do escoamento da água em tubulações de diferentes diâmetros e materiais, medindo a perda de carga em cada caso. Prática em laboratório Algetec com uso de Tubulação de PVC 32 mm, Tubulação de PVC 25 mm, Tubulação de cobre 28 mm, Tubulação de acrílico 25 mm, Válvulas, quadro elétrico, bombas, e com uso de instrumentos de medição como Manômetro em U e Rotâmetro, posteriormente a avaliação de resultados obtidos experimentalmente comparando com os resultados teóricos calculados.
Objetivos: Identificar a relação de dependência entre a perda de carga e a vazão. Determinar o número de Reynolds para cada caso estudado. Compreender como o material utilizado na fabricação dos condutos influencia na queda de pressão de um fluido em movimento.
Metodologia experimental: A metodologia proposta utiliza o Laboratório virtual “Algetec”, experimento “Perda De Carga Distribuída”.
Resultados encontrados: -Posicione as válvulas na seguinte posição: válvulas A1 e B2 abertas e válvulas B1 e A fechadas.
