Um escoamento possui velocidade de
em um duto com 80 mm de diâmetro. Indique se o escoamento é laminar ou turbulento se o escoamento for:
De água líquida
De água líquida
Passo 1
O enunciado pede para indicar se o escoamento é laminar ou turbulento para água líquida a
. Dados fornecidos:
- Velocidade do escoamento:
. - Diâmetro do duto:
. - Fluido: água líquida a
.
O que se deve responder: classificação do escoamento (laminar, de transição ou turbulento) e, para justificar, calcular o número de Reynolds correspondente.
Passo 2
Explicação do conceito que vamos usar (aula rápida).
- O número de Reynolds é uma grandeza adimensional que mede a relação entre forças inerciais e viscosas no escoamento e é usado para prever o regime do escoamento em tubos.
- A definição usual para escoamento em tubo é a seguinte:
onde:
-
é o número de Reynolds (adimensional); -
é a velocidade média do fluido ( ); -
é o diâmetro do tubo ( ); -
é a viscosidade cinemática do fluido ( ). - Critério prático para regime em tubos circulares:
-
: escoamento laminar; -
: região de transição; -
: escoamento turbulento.
Vou usar esse critério para classificar o escoamento.
-
Passo 3
Propriedades da água a
(valores tabelados usados aqui):
- Viscosidade cinemática:
.
(Alternativamente poderia usare com , mas usar torna a conta direta.)
Converter o diâmetro para metros:
Passo 4
Cálculo do número de Reynolds passo a passo.
- Primeiro calcule
:
- Agora aplique a fórmula:
- Efetuando a divisão:
Passo 5
Interpretação e conclusão:
- O valor calculado é
, que é muito maior que . - Portanto o escoamento no duto é regime turbulento (está bem dentro do regime turbulento).
Resposta
Turbulento;
.