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Relatório Escoamento Laminar
Tipologia: Provas
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Não perca as partes importantes!
Esta experiência foi realizada no dia 14/04/2012, para se analisar a perda de carga distribuída no escoamento laminar, À experiência consistia em controlar a vazão de água que atravessava um tubo de latão. Após analisarmos os piezômetros e constatarmos a diferença de altura de no máximo 2 cm entre os piezômetros 1 e 3, era realizada a medida da vazão de água através do tubo. Para isso utilizamos uma proveta graduada, e a partir do momento em que a água começava a encher a proveta, iniciava-se o cronômetro para medir o tempo que determinada massa de água levava para preencher determinado volume na proveta, o procedimento foi repetido 10 vezes. A partir das medidas obtidas foram calculados: perda de carga, vazão volumétrica, o numero de Reynolds, fator de atrito, e a velocidade média do escoamento.
Palavras Chave: Escoamento laminar, Número de Reynolds.
Este relatório visa o estudo de escoamento em regime laminar de um fluido em conduto cilíndrico horizontal e as grandezas e efeitos envolvidos. Assim analisamos as perdas de carga distribuídas ao longo de uma tubulação para diversas vazões. Esse experimento foi realizado pelos alunos: xxxxx, xxxs xx, xxxxx, o experimento foi realizado no Laboratório da Escola xxxxxxxxxxxxxx, no dia xxx às xxx horas.
Observar e analisar um dos tipos de escoamentos observado por Reynolds, para o nosso caso o escoamento laminar,e observar os fenômenos envolvidos no escoamento através da seção do tubo de latão.
Desejamos obter através dos dados recolhidos nesse experimento: perda de carga no escoamento laminar, o numero de Reynolds, a vazão volumétrica a velocidade média e o fator de atrito. Foram utilizados nesse experimento
Ao observar a semelhança entre os dois tipos de escoamentos, descobriu que o adimensional ρVD/μ (onde: ρ e a massa especifica, V a velocidade média da seção, D o diâmetro interno e μ a viscosidade dinâmica do fluido) deveria ser igual para caracterizar o dois escoamentos dinamicamente iguais. Reynolds injetou na corrente liquida transparente um filete de liquido colorido e de mesma densidade na seção de entrada do conduto de vidro circular. Ele observou que para vazões pequenas o filete de tinta era uma linha reta em todo o tubo, indicando assim o escoamento em regime laminar. Com o aumento da vazão, ou seja, da velocidade do fluido, o adimensional ρVD/μ, hoje denominado numero de Reynolds, aumenta e chega enfim 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 assim turbulento. Comumente considera-se que o escoamento e laminar para Re< 2000 e turbulento para Re>4000, onde Re= Número de Reynolds = ρVD/μ. Apesar de esta consideração genérica ser utilizável na maior parte das situações, sabe-se que já se conseguiu escoamento laminar com Re>100000, e sabe-se também que o Re da transição e determinado em grande parte dos casos pelas condições na entrada do duto, o comprimento da tubulação tem papel importante no fenômeno de transição, assim como perturbações externas.
A experiência consiste em: a) Medir a distancia entre os tubos piezométricos do manômetro diferencial, para calcular a perda de carga distribuída no trecho. b) Regular a vazão no duto, através da válvula, ate a distancia entre os piezômetros 1 e 3 alcançar no Maximo 2 cm. c) Efetuar a leitura nos piezômetros 1 e 3. d) Calcular a vazão correspondente cronometrando o tempo de enchimento da proveta. e) Repetir os passos a, b, c, d 5 vezes, lembrando que entre a 1ª medição e a 5ª medição a distancia entre os piezômetros 1 e 3 não deve ultrapassar 10 cm T 1-T3<10 cm. f) Repetir o passo “e” mais cinco vezes, mas agora a distancia entre os piezômetros deverá ser maior do que 10 cm T1-T3>10 cm. A figura 4, a seguir mostra o equipamento usado no experimento:
Figura 4: Equipamento utilizado.
Tabela com resultados obtidos durante a experiência: ENSAIO VAZÃO PRESSÃO FAIXA
ΔVol Δt (s) T 1 T 3
1 150,00 40,00 0,2460 0,2440 T 1 - T 3 < 0,10m
A tabela a seguir contém os resultados obtidos através dos cálculos: Ensaio Vazão (m³/s) Δe (mH2O)
(m/s)
f (ρ) Re (G)
Cálculos estão no apêndice 1.
Gráfico 1: Vazão x Perda de energia ou carga.
Através deste relatório foi possível um estudo aprofundado sobre o escoamento em regime laminar. O experimento realizado nos mostrou que a perda de carga (Δe) e diretamente proporcional à vazão volumétrica (Q). Ainda, fomos capazes de constatar diversos fenômenos físicos que ocorrem num escoamento real, sendo o principal, a perda de carga através do duto de escoamento. O experimento não deve grande precisão devido a vários fatores principalmente aos erros humanos que influenciaram diretamente na coleta de dados. Contudo, os principais objetivos propostos pelo experimento foram alcançados, uma vez que familiarizaram os estudantes com as parcelas teóricas e praticas de um escoamento real.
Apêndice 1 Cálculos realizados para preencher a tabela:
Apêndice 2: Ábaco de Moody:
Apêndice 3: Cálculo do Numero de Reynolds para provar que o escoamento não e laminar:
