Laminar e Turbulento Fluxo

As características de laminar e turbulento fluxo são muito diferentes. Para entender por que o fluxo turbulento ou laminar é desejável na operação de um sistema particular, é necessário compreender as características do fluxo laminar e turbulento.,

regimes de fluxo

todo o fluxo de fluido é classificado numa de duas grandes categorias ou regimes. Estes dois regimes de fluxo são fluxo laminar e fluxo turbulento. O regime de fluxo, seja laminar ou turbulento, é importante na concepção e operação de qualquer sistema de fluidos. A quantidade de atrito fluido, que determina a quantidade de energia necessária para manter o fluxo desejado, depende do modo de fluxo. Esta é também uma consideração importante em certas aplicações que envolvem transferência de calor para o fluido.,

Fluxo Laminar

Fluxo Laminar é também referido como fluxo de corrente ou fluxo viscoso. Esses termos descrevem o fluxo, porque, em fluxo laminar, (1) camadas de água que flui sobre um outro, em diferentes velocidades, com praticamente nenhuma mistura entre as camadas, (2) fluido de partículas movem-se em definitivo e observáveis caminhos ou simplifica, e (3) o fluxo é característica da viscoso (grosso) do fluido ou é aquele em que a viscosidade do fluido desempenha um papel significativo.

fluxo turbulento

fluxo turbulento é caracterizado pelo movimento irregular de partículas do fluido., Não há uma frequência definida como há em movimento de onda. As partículas viajam em caminhos irregulares sem um padrão observável e sem camadas definidas.

perfis de Velocidade de fluxo

nem todas as partículas de fluido viajam à mesma velocidade dentro de um tubo. A forma da curva de velocidade (o perfil de Velocidade em qualquer seção do tubo) depende se o fluxo é laminar ou turbulento. Se o fluxo em um tubo é laminar, a distribuição de Velocidade em uma seção transversal será parabólica em forma, com a velocidade máxima no centro sendo cerca do dobro da velocidade média no tubo., Em um fluxo turbulento, uma distribuição de velocidade razoavelmente plana existe ao longo da seção do tubo, com o resultado de que todo o fluido flui a um dado valor único. A figura 5 ajuda a ilustrar as ideias acima. A velocidade do fluido em contato com a parede do tubo é essencialmente zero e aumenta o mais longe da parede.

Nota-se da Figura 5 que o perfil de velocidade depende da condição da superfície da parede do tubo., Uma parede mais suave resulta em um perfil de velocidade mais uniforme do que uma parede de tubo áspero.

Velocidade Média (a granel)

em muitos problemas de fluxo de fluido, em vez de determinar velocidades exatas em diferentes locais na mesma seção transversal de fluxo, é suficiente para permitir uma única velocidade média para representar a velocidade de todos os fluidos naquele ponto no tubo. Isto é bastante simples para o fluxo turbulento uma vez que o perfil de velocidade é plano sobre a maioria da seção transversal do tubo. É razoável supor que a velocidade média é a mesma que a velocidade no centro do tubo.,

Se o regime de fluxo é laminar (o perfil de velocidade é parabólico), o problema ainda existe de tentar representar a velocidade “média” em qualquer seção transversal dado que um valor médio é usado nas equações de fluxo de fluido. Tecnicamente, isto é feito por meio de cálculo integral. Praticamente, o aluno deve usar um valor médio que é metade do valor da linha central.a viscosidade é uma propriedade fluida que mede a resistência do fluido a deformar devido a uma força cisalhadora., Viscosidade é o atrito interno de um fluido que faz com que ele resista a fluir através de uma superfície sólida ou outras camadas do fluido. A viscosidade também pode ser considerada uma medida da resistência de um fluido a fluir. Um óleo espesso tem uma viscosidade elevada; a água tem uma viscosidade baixa. A unidade de medida para a viscosidade absoluta é:

A viscosidade de um fluido é geralmente significativamente dependente da temperatura do fluido e relativamente independente da pressão., Para a maioria dos fluidos, à medida que a temperatura do fluido aumenta, a viscosidade do fluido diminui. Um exemplo disso pode ser visto no óleo lubrificante dos motores. Quando o motor e seu óleo lubrificante são frios, o óleo é muito viscoso, ou grosso. Depois que o motor é iniciado e o óleo lubrificante aumenta na temperatura, a viscosidade do óleo diminui significativamente e o óleo parece muito mais fino.

fluido Ideal

um fluido ideal é aquele que é incompressível e não tem viscosidade., Fluidos ideais não existem realmente, mas às vezes é útil considerar o que aconteceria a um fluido ideal em um problema de fluxo de fluido particular, a fim de simplificar o problema.

número de Reynolds

o regime de fluxo (laminar ou turbulento) é determinado pela avaliação do número de Reynolds do fluxo (ver Figura 5). O número de Reynolds, baseado em estudos de Osborn Reynolds, é um número adimensional composto pelas características físicas do fluxo. A equação 3-7 é utilizada para calcular o número de Reynolds (NR) para o fluxo de fluido.,

onde:

para fins práticos, se o número de Reynolds for inferior a 2000, o fluxo é laminar. Se for maior que 3500, o fluxo é turbulento. Fluxos com números de Reynolds entre 2000 e 3500 são por vezes referidos como fluxos transitórios. A maioria dos sistemas de fluidos em instalações nucleares operam com fluxo turbulento. Os números de Reynolds podem ser determinados convenientemente usando um gráfico Moody, um exemplo do qual é mostrado abaixo. O texto seguinte contém pormenores adicionais sobre a utilização do Gráfico Moody.,