Laboratorio De Mecanica De Fluidos

EXPERIENCIA Nº1

“DETERMINACION DE TIPOS DE FLUJO SEGÚN REYNOLDS”

Asignatura: Mecánica de Fluidos

Profesora: María Inés Carracedo

Alumno: Oscar Betancourt Godoy

Rut: 17.270.273-2

Fecha: 15 de mayo 2012

Objetivos

Observar los diferentes regímenes de flujo de agua, que experimenta en diferentes periodos de tiempos.

Determinar distintas velocidades en periodos de tiempos distintos.

Determinar una ecuación para encontrar el número de Reynolds.

Según la velocidad del chorro, decir que tipo de flujo nos encontramos.

Introducción

El comportamiento de los fluidos es importante para los procesos de ingeniería. El primer estudio de los flujos, fue experimentado por el profesor Osborne Reynolds (1883).

Reynolds llevo a cabo sus famosos experimentos a través de tubos de vidrio. Coloco un tubo de vidrio horizontalmente con una válvula en uno de sus extremos y un tanque de alimentación en otro. La entrada al tubo tenía una forma de campana, Reynolds dispuso, además, de una válvula para inyectar tinta de forma controlada al chorro de agua.

Para velocidades bajas del fluido, la corriente de tinta se presentaba como un delgado filamento a lo largo del tubo, indicando que se trataba de un Flujo Laminar.

Al incrementar la velocidad del chorro de agua se alcanzaba la condición en que el filamento de tinta presentaba características oscilantes hasta que súbitamente se rompía, difundiéndose la tinta a todo lo ancho del tubo. En estas condiciones, el flujo había cambiado a Flujo Turbulento.

Según las observaciones de Reynolds se estableció un criterio para determinar un régimen:

0≤R_e≤2000 Flujo Laminar

2000≤R_e≤4000 Flujo de Transición

R_e≥4000 Flujo Turbulento

Marco Teórico

Ecuación para determinar el número de Reynolds:

R_e=(D∙V∙ρ)/μ

Donde:

R_e: Numero de Reynolds

D: Diámetro interior de la tubería (En esta experiencia el diámetro es de 0.0318 m)

V: Velocidad lineal media del flujo [m/seg]

ρ: Densidad del fluido, en el caso de líquidos se obtiene de tablas generalmente

a 15 ºC [kg⁄m^3 ]

μ: Viscocidad del fluido [kg⁄(m∙seg)]

Ecuación para obtener el caudal:

Q=V ∙A

Donde:

Q: Caudal [m^3/seg]

V: Velocidad media del fluido [m/seg]

A: Área de la sección transversal [m^2]

Área de la sección transversal de la tubería

A=(π ∙D^2)/4

Ecuación para el cálculo de velocidad:

-En el caso de flujos laminares, el patrón de velocidad tiene una forma parabólica.

V_max=〖2∙V〗_med

-En el caso de flujo turbulento.

V_max=〖0.81∙V〗_med

Procedimiento

Luego de medir el volumen de agua en una cierta frecuencia de tiempo nos llevo a confeccionar la siguiente tabla de datos:

Tiempo [seg] Caudal [Lt/seg] Caso

10 0,02 (1)

10 0,07 (2)

10 0,22 (3)

10 0,22 (4)

5 0,6 (5)

5 0,66 (6)

5 0,8 (7)

Nota: Como el valor obtenido para el volumen esta expresado en litros debemos multiplicar por 0,001 cada expresión para obtener los resultados en m^3

Luego usando usando como diámetro del tubo:

D=〖1,25〗^"=0,03175 metros

Obtenemos el área transversal de tubo:

A=(π ∙D^2)/4=(π∙(0,03175)^2)/4

A=0,000792 m^2

Luego usando la ecuación de caudal:

Q=Volumen/tiempo [ m^3/seg]

Caso

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