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Relatório 1 - Reynolds Sem Os Cálculos
Relatório 1 - Reynolds Sem Os Cálculos
Relatório 1 - Reynolds Sem Os Cálculos
RA
Aline Mishitokukado
029499
031080
031287
031105
031079
1.
OBJETIVOS
2.
INTRODUO TERICA
Segundo Brunetti (2008), fludo uma substncia ao qual no se tem forma prpria,
este assume o formato do recipiente, com isso, podemos concluir previamente que os fludos
esto propensos a ser considerados como gases e lquidos, sendo o primeiro um ocupante total
de um espao do recipiente e os lquidos um fluido ao qual apresentam uma superfcie livre,
alm disso, podemos considerar os fludos como uma substncia ao qual se deforma
continuamente, ou seja, quando submetido a uma fora tangencial constante, h uma
deformao, e no atinge uma nova forma de equilbrio.
Para o estudo de fludos, estes so divididos para o maior aprofundamento das
caractersticas, em mecnica dos fludos usualmente utilizamos duas divises para o estudo do
comportamento dos fluidos, os fluidos newtonianos e os no-newtonianos. Segundo Fox
(2006), podemos entender como fludo newtoniano, aqueles fludos mais comuns, como por
exemplo a gua , a gasolina etc., ao qual obedecem a lei de newton da viscosidade, ao qual
impe uma proporcionalidade entre a tenso de cisalhamento e o gradiente de velocidade do
fludo, ao qual leva a introduo de um coeficiente, este coeficiente conhecido como
viscosidade dinmica ou absoluta (), esta grandeza uma propriedade individual de cada
fluido e de suas condies, tais como presso e principalmente a temperatura. Portanto, a
viscosidade a propriedade do fluido que indica a maior ou a menor dificuldade deste fludo
escoar (WHITE, 2002; BRUNETTI, 2008).
Segundo Fox (2006), os fluidos no-newtonianos so aqueles que a tenso de
cisalhamento no diretamente proporcional taxa de deformao. Consequentemente,
consideramos os fluidos no-newtonianos, estes que no tem uma viscosidade bem definida
ou com comportamento independente.
FIGURA 01: Esquema de estudo para determinao do nmero de Reynolds (BRUNETTI, 2008).
Reynolds verificou, no caso dos tubos, aos quais foram tomados como referncia para
esta aula prtica, os seguintes valores de escoamento.
Re
Regime
< 2000
Escoamento Laminar
2000 < Re < 2400 Escoamento de Transio
>2400
Escoamento Turbulento
3.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Ao iniciar a aula verificou-se que o reservatrio 1 estava cheio com gua, que foi
succionada por uma bomba centrfuga (2) e alimenta o reservatrio 3 passando por 3 vlvulas
conforme caminho demonstrado em azul. Durante o experimento foi necessrio a presena de
um operador responsvel pelo reservatrio 3 que acompanhava o nvel atravs da leitura no
LG (4), que no poderia ficar abaixo de 50 cm, set point estabelecido para que no
perdssemos o fluxo impossibilitando a visualizao. Havia tambm um segundo operador
responsvel por abrir a vlvula dosadora de corante (Permanganato de Potssio), que era
adicionado para visualizao dos tipos de escoamento e um operador para controle da vlvula
de fluxo de gua.
Abriu-se a vlvula de fluxo de gua, a princpio com o intuito de conseguir uma vazo
baixa, seguida da abertura da vlvula de corante, a fim de se obter um fio constante e fino na
gua, comportamento caracterstico do Regime de Escoamento Laminar.
4.
DADOS OBTIDOS
TABELA 02: Dados experimentais de volume, tempo e vazo obtidos nos ensaios:
Ensaios
Volume (mL)
Tempo
1
2
3
Mdia
4
5
6
Mdia
7
8
9
Mdia
5
5
5
5
74
66
54
646 67
2
6
92
326 67
2 38 5
2 56 79
2 55 35
2 49 43
7 56
6 75
5 5
6 48
37 37
22 3
7 75
25 4
5.
5.1 Resultados
Na primeira etapa do experimento, em que a vazo da gua estava baixa, o fluido
apresentou vrias camadas finas do corante que no se misturaram de forma transversal com a
gua, comportamento caracterstico do escoamento no Regime Laminar. O Regime
Turbulento foi observado quando ocorreu a rpida mistura entre fluido e corante, com o maior
aumento da vazo da gua. O Regime de Transio foi visualizado atravs da oscilao do
corante no fluido, caracterizado por estar saindo do escoamento laminar e entrando no
turbulento, quando a vazo da gua foi aumentada. Todas estas etapas podem ser observadas
na TABELA 03:
Tabela 03: Escoamentos visualizados no experimento.
Ensaios
Escoamento Visualizado
Tipo do escoamento
Laminar
Laminar
Laminar
Mdia
Laminar
Turbulento
Turbulento
Turbulento
Mdia
Turbulento
Transio
Transio
Transio
Mdia
Transio
1,50x10-4
1,50x10-4
1,50x10-4
1,50x10-4
7,40x10-4
6,60x10-4
5,40x10-4
6,47x10-4
2,00x10-3
1,06x10-3
9,20x10-4
1,33x10-3
Tempo (s)
Q (m/s)
v (m/s)
Re
158,15
176,79
175,35
170,0967
7,56
6,75
5,15
6,486667
37,37
22,13
17,75
25,75
9,48x10-7
8,48x10-7
8,55x10-7
8,82x10-7
9,79x10-5
9,78x10-5
1,05x10-4
9,97x10-5
5,35x10-5
4,79x10-5
5,18x10-5
5,15x10-5
1,77x10-3
1,58x10-3
1,60x10-3
1,65x10-3
0,183
0,183
0,196
0,187
0,100
0,089
0,097
0,095
50,57
45,14
45,71
47,14
5228,19
5228,19
5599,59
5342,46
2856,93
2542,67
2771,22
2714,09
Regime
calculado
Laminar
Turbulento
Turbulento
Escoamento Laminar
Escoamento de Transio
Re > 2400
Escoamento Turbulento
Para o clculo do fator de atrito f*, com base no Nmero de Reynolds necessrio
utilizar o Diagrama de Moody, conforme FIGURA 06.
Ensaios
Re
f*
1
2
3
Mdia
4
5
6
Mdia
7
8
9
Mdia
50,57
45,14
45,71
47,14
5228,19
5228,19
5599,59
5342,46
2856,93
2542,67
2771,22
2714,09
1,26
1,42
1,42
1,36
0,039
0,039
0,038
0,039
0,035
0,035
0,035
0,035
5.2. Discusso
6.
7.
CONCLUSES
Com o experimento, foi possvel constatar que as mdias para o Nmero de Reynolds
para os experimentos referentes aos Regimes Laminar, Turbulento e de Transio so
respectivamente 47,14, 5342,46 e 2714,09.
Mesmo com a visualizao da diferena entre os regimes de escoamento Laminar,
Transio e Turbulento no ensaio, os clculos obtidos pelo mtodo Reynolds comprovaram
que o regime considerado como de Transio no ensaio visual, na teoria um regime de
Escoamento Turbulento. No entanto, essa diferena pode ser explicada pela impreciso nos
mtodos de mensurao do volume, cronometragem e abertura e fechamento das vlvulas nos
momentos adequados.
O fator de atrito (f*) para o Regime Laminar foi de 1,36, e para o Regime Turbulento
0,039. Para o Regime considerado como Transio no experimento, e como Turbulento aps
os clculos de Reynolds o f* foi de 0,035. Com base nestes resultados, notou-se que o valor
de f* influenciado diretamente pela velocidade de escoamento do fluido, e que o mesmo
reduzido com o aumento da vazo.
8.
QUESTES
Questo 01 Em que consiste o fenmeno de cavitao?
A sigla NPSH, vem da expresso Net Positive Suction Head, cuja traduo literal para
o portugus seria Balano no topo de suco positiva ou altura livre positiva de suco,
porm, no expressado com clareza o que realmente em engenharia. No entanto, muito
importante para fornecedores e usurios de bombas o conhecimento do comportamento desta
varivel no processo. Em qualquer clculo de altura de suco de bombas tem de ser levada
em considerao que no deve ocorrer o fenmeno da cavitao e, para que possamos garantir
boas condies de aspirao na mesma, necessrio que conheamos o valor do NPSH.
Quanto maior for a vazo da bomba e a altura de suco negativa, maior ser a possibilidade
da bomba cavitar em funo do NPSH. Em termos tcnicos, o NPSH define-se como a altura
total de suco referida a presso atmosfrica local existente no centro da conexo de suco,
menos a presso de vapor do lquido. Em resumo NPSH a energia do lquido que a bomba
necessita para seu funcionamento interno, sendo que para no ocorrer o processo de cavitao,
devemos obedecer a condio de NPSHd NPSHr.
NPSH disponvel: (na instalao) a carga residual disponvel na instalao para
suco
do
fluido.
NPSH requerido: (pela bomba) a carga exigida pela bomba para aspirar o fluido do poo
de suco dado do fabricante. (UFCG,2015)
NSPHd =
- hfs
9.
REFERNCIAS
FOX, Robert W.. Introduo Mecnica dos Fludos. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
OLIVEIRA, Rosalvo Joo de. Cavitao: Como entender este fenmeno. Disponvel em:
<http://mgstecnologia.com.br/noticias/admin/arquivos/Cavitacao.pdf>. Acesso em: 06 mar.
2015.
RODRIGUES, Luiz Eduardo Miranda J.. Mecnica dos Fludos. Elaborada para aulas de
Mecnica de Fludos no Instituto Federal de So Paulo. Disponvel em:
<http://www.engbrasil.eng.br/pp/mf/mef.pdf>. Acesso em: 06 mar. 2015.
UFCG. BOMBAS
CENTRFUGAS. Disponvel
<http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/Bomb06.html>. Acesso em: 06 mar. 2015.
em:
WEAST, Robert C, PhD. Handbook of Chemistry and Physics. 60ed. Florida: CRC, 1980. F-5
and F-51p
WHITE, Frank M.. Fluid Mechanics. 4. ed. Mishigan: Wcb Mcgraw-hill, 2002.