Laboratorio Osborne-Reynolds
Enviado por RobinsonTinajero • 16 de Noviembre de 2015 • Informes • 1.110 Palabras (5 Páginas) • 74 Visitas
Laboratorio de Fenómenos de Transporte
Práctica I – Experimento de Osborne - Reynolds
Introducción
La teoría de la hidrodinámica había fracasado durante años en explicar porque los fluidos grandes que se mueven a través de agua a velocidades relativamente grandes y por conductos anchos no siguen una línea de flujo regular sino que se desorganizan (Olano, 2015). Osborne Reynolds trató de explicar este problema que caracteriza dos tipos de flujo que se presentan:
- Flujo laminar.- se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente (Henry, 2014)
- Flujo turbulento.- su movimiento se da en forma caótica, sus partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos periódicos.
Además hay una zona de transición entre flujo laminar y turbulento.
El objetivo de Reynolds era determinar cuando el flujo laminar pasa a turbulento y las condiciones que hacen que esto sea posible. Las condiciones que observo fueron que cuando más viscosidad tiene un fluido es menos probable que se alteren las capas de un flujo laminar. La viscosidad es proporcional a las fuerzas intermoleculares que son las encargadas de mantener unidos los átomos de las moléculas (Chang, 2010). La viscosidad depende de la presión y temperatura.
La viscosidad contrarresta las siguientes influencias que son: velocidad media, densidad y diámetro característico de la tubería. Estos 3 afectan al flujo laminar haciendo que las partículas se muevan erráticamente en todas las direcciones.
Entonces, Reynolds relacionó los anteriores cuatro términos: densidad, velocidad, diámetro y viscosidad en el número de Reynolds. Esta es una cantidad adimensional para caracterizar el flujo y se la define a continuación:
(1)
[pic 1]
Donde es número de Reynolds, es la velocidad, es diámetro, es densidad y es viscosidad dinámica. Reemplazando [pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]
(2)
[pic 7]
Donde es viscosidad cinemática en (1) se obtiene una ecuación equivalente[pic 8]
(3)
[pic 9]
La velocidad de un fluido puede ser calculada con el caudal que pasa por un área transversal [pic 10][pic 11]
(4)
[pic 12]
Y el caudal es el volumen en unidad de tiempo t
(5)
[pic 13]
Entonces el experimento de Osborne Reynolds busca mediante diferentes tipos de caudales de agua y un fino caudal de colorante siempre constante observar cuando ese fino hilo pierde su línea de flujo (dirección inicial introducida) y se mezcla con el agua. Los objetivos del experimento serán entonces:
- Comparar el número de Reynolds obtenido de la ecuación (3) con la observación realizada.
- Identificar la tres etapas del flujo: laminar, transición y turbulento.
- Observar las zonas de transición.
Resultados
Tiempo [s] | Volumen [m^3] | Q [L/s] | Velocidad [m/s] | Re |
46,875 | 0,0002 | 4,2667E-06 | 5,43E-02 | 7,95E+02 |
74,72 | 0,0004 | 5,3533E-06 | 6,82E-02 | 9,98E+02 |
50 | 0,0005 | 0,00001 | 1,27E-01 | 1,86E+03 |
24 | 0,0005 | 2,0833E-05 | 2,65E-01 | 3,88E+03 |
44 | 0,0004 | 9,0909E-06 | 1,16E-01 | 1,69E+03 |
12 | 0,0005 | 4,1667E-05 | 5,31E-01 | 7,77E+03 |
9 | 0,0005 | 5,5556E-05 | 7,07E-01 | 1,04E+04 |
Tabla No 1: Número de Reynolds a partir del volumen tomado en una cantidad de tiempo.
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