INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICA 2: NUMERO DE REYNOLDS
CAMILO CASAS DANIEL CHÁVEZ JUAN GUTIERREZ
DOCENTE: ERIC NAVARRO
FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS MECÁNICA DE FLUIDOS BOGOTÁ D.C. 2015
Objetivos:
Demostrar el experimento de Reynolds. Calcular el número de Reynolds. Determinar los rangos para flujo laminar y flujo turbulento.
MARCO TEORICO Reynolds estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. A velocidades bajas del líquido, el trazador se mueve linealmente en la dirección axial. Sin embargo a mayores velocidades, las líneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador se dispersa rápidamente después de su inyección en el líquido. El flujo lineal se denomina Laminar y el flujo errático obtenido a mayores velocidades del líquido se denomina Turbulento Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades del líquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las características del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la velocidad media. Además, la fricción o fuerza viscosa depende de la viscosidad del líquido. Según dicho análisis, el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).
Donde: : Densidad del fluido : Velocidad característica del fluido : Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema : Viscosidad dinámica del fluido
El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Si el Número de Reynolds es menor a 2000 el flujo será laminar. Un número de Reynolds mayor o igual a 2000 y menor o igual a 4000 el flujo es laminar. Un número de Reynolds mayor de 4000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de energía y el flujo es turbulento.
Tabla De Datos: Para los cálculos de caudal, se tomaron medidas del volumen del fluido en un tiempo determinado, mediante un recipiente y mediante aforo, tomando el tiempo de éste en varias ocasiones. Finalmente se abre ligeramente la válvula permitiendo el paso de la tinta y se toma el dato del régimen en el que visualmente se encuentra el fluido. Caudal 1 VOLUMEN ( ml )
TIEMPO (S)
REGIMEN
170
60
Laminar
VOLUMEN ( ml ) 1830
TIEMPO (S)
REGIMEN
30
Turbulento
VOLUMEN ( ml )
TIEMPO (S)
REGIMEN
220
60
Transición
Caudal 2
Caudal 3
Muestra de cálculos
ml a
Conversión de volumen de
m
3
3
170 ml ×
1m =0,00017 m3 1000000 ml
1830 ml ×
220 ml ×
1m3 =0,00183 m3 1000000 ml
1 m3 =0,00022 m3 1000000 ml
Q=
Calculo de caudal Q
v t
Q Cálculo de la velocidad V = A
3
0,00017 m m Q 1= =2,8333 ×10−6 60 s s
3
Q 2=
3
m3 s m V 1= =0,046685 2 S 0,00007854 m 3,6667 ×10−6
DIAMETRO =0,01 m V ×∅ Calculo del Número de Reynolds ℜ= υ
Diámetro =0,01 m
3
m 6,1 ×10 s m V 1= =0,776674 2 S 0,00007854 m
0,00183 m m =6,1 ×10−5 30 s s
0,00022 m m =3,6667 ×10−6 60 s s
m3 s m V 1= =0,036074 2 S 0,00007854 m 2,8333× 10−6
−5
3
3
Q 3=
3
Viscosidad cinemática =
1,08 ×10−6
2
m s
m ×0,01 m S =334,01 2 −6 m 1,08× 10 s
0,036074 ℜ1=
m ×0,01 m S =7191,42 2 −6 m 1,08× 10 s
0,776674 ℜ2=
m ×0,01 m S =432,27 2 −6 m 1,08 × 10 s
0,046685 ℜ3=
Tablas De Resultados: VOLUME N 3 ( m )
TIEMPO (s)
CAUDAL 3 m ( s ¿
VELOCIDAD m ( S )
NUMERO DE REYNOLDS
REGIEMEN
0,00017
60
2,8333 ×10−6
0,036074
340
LAMINAR
0,00183
30
6,1× 10−5
0,776674
7191,42
TURBULENTO
0,00022
60
3,6667 ×10−6
0,046685
413,27
LAMINAR
Análisis De Resultados
Se evidencia que según los datos calculados en el experimento 1, el número de Reynolds coincide con el régimen que se tomó visualmente.
En el experimento 2 los datos calculados arrojan que el número de Reynolds es mayor a 4000, es decir, que el régimen del fluido es turbulento lo cual coincide con el régimen que se tomó visualmente.
En el tercer experimento el régimen que se tomó visualmente, es un régimen de transición lo cual no coincide con los datos obtenidos, ya que el número de Reynolds que se obtuvo es de 413, 27 es decir un régimen laminar. Conclusiones
Al calcular el número de Reynolds en el laboratorio y observando el comportamiento del fluido podemos constatar que su valor oscila en un rango muy cercano al de su valor teórico.
Se pudo distinguir con claridad el flujo laminar (flujo ordenado, lento) del flujo turbulento (flujo desordenado, rápido).
El número de Reynolds es fundamental para caracterizar la naturaleza del flujo y así poder calcular la cantidad de energía perdida debido a la fricción en el sistema.
