Defina o número de Reynolds e explique como ele é utilizado para distinguir os regimes de escoamento em tubos. Qual o valor de transição geralmente aceito entre escoamento laminar e turbulento?
Passo 1
O enunciado pede para definir o número de Reynolds, que é um parâmetro adimensional usado em mecânica dos fluidos para caracterizar o tipo de escoamento em tubos (interno). Vamos precisar da expressão que relaciona forças inerciais e viscosas e depois usar esse número para distinguir regimes laminar, de transição e turbulento.
Passo 2
O número de Reynolds
é a razão entre as forças inerciais e as forças viscosas do fluido. Sua definição matemática é
em que
– é a densidade do fluido (kg/
)
– é a velocidade média do escoamento (m/s)
– é o diâmetro interno do tubo (m)
– é a viscosidade dinâmica (P
)
– é a viscosidade cinemática (
/s)
–
–
–
–
–
Passo 3
Física por trás de
:
– Se é pequeno, as forças viscosas dominam e as camadas de fluido escorregam ordenadamente umas sobre as outras (regime laminar).
– Se é grande, as forças inerciais dominam, surgem instabilidades e mistura caótica entre camadas (regime turbulento).
– Entre esses extremos há um regime de transição em que o escoamento pode oscilar entre laminar e turbulento.
– Se
– Se
– Entre esses extremos há um regime de transição em que o escoamento pode oscilar entre laminar e turbulento.
Passo 4
Em tubos cilíndricos, o valor de transição geralmente aceito é aproximadamente
Abaixo de
o escoamento tende a ser laminar; acima de aproximadamente 4000 tende a ser turbulento; e entre 2300 e 4000 é a faixa de transição.
Resposta
O número de Reynolds é definido por
e distingue regimes de escoamento em tubos: laminar para
, transição para
e turbulento para
. O valor de transição geralmente aceito entre laminar e turbulento é
.