PRACTICA DE VISUALIZACION DE FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO
CRISTIAN DAVID RINCON ORTIZ COD: 0440990-3745 JEFFERSON ANDRES SOTO COD: 0531270-3745
PROFESOR: IN EFRAIN DEL RISCO
UNIVERSIDAD DEL VALLE LABORATORIO DE FLUIDOS FACULTAD DE INENIERIA SANTIAO DE CALI! 30 OCTUBRE DE 200"
1# OBJETIVOS:
Describir la apariencia de un flujo laminar, de transición y turbulento. Calcular el Número de Reynolds para diferentes ensayos de movimientos del agua a través de un tubo de vidrio. Observar la proporcionalidad entre la elocidad del movimiento del l!"uido y el Número de Reynolds . #dentificar los valores limite del numero de Reynolds mediante el cual se puede predecir si un flujo es laminar o turbulento.
2# DESCRIPCION DE LA PR$CTICA%
$e dispone el e"uipo %aparato de Reynolds&, de tal manera "ue la v'lvula de salida este parcialmente abierta, para "ue el agua se derrame sobre el vertedero. Con la v'lvula reguladora del flujo de entrada se regula el caudal (asta lograr condiciones de flujo permanente) luego se toma la temperatura del agua. *uego se abre el inyector de la tinta y se nota "ue cae libremente sobre el tubo de vidrio, luego se recoge en un recipiente cierto volumen de agua m's la tinta y se determina con un cronómetro el tiempo re"uerido para obtenerlo. *a relación entre el volumen de agua y el tiempo medido proporcionar' el caudal a través del tubo. +l procedimiento anterior, se repite para otros ensayos, con flujos laminar, turbulento y de transición a vista de ojo del ensayista. $e abre la v'lvula de salida de la tuber!a de vidrio incrementando el flujo "ue pasa por ella. De igual forma se aumenta la salida de la tinta y de esta manera se asegura de "ue el flujo es estacionario o permanente.
3# PRESENTACION TABULADA DE DATOS Y RESULTADOS% ara obtener el número de Reynolds se utili-ó la siguiente ecuación R
VD
e
=
µ
velocidad media del flujo D di'metro de la tuber!a µ
iscosidad cinem'tica
CAUDAL &'# Q
volumen =
tiempo
VISCOSIDAD CINEM$TICA DEL AUA A 24 CO %/& µ
=
0.897 10 ⋅
6
−
VELOCIDAD MEDIA DEL FLUJO v
=
CAUDAL / AREA
Di'metro tubo de vidrio 01.2 mm 3 4.405 mt *ongitud de tubo de vidrio 676 mm 3 4.676 mt 8rea3 0.71 9 04:45 FLUJO LAMINAR
E()*+,
T./**&C0#
0 ; 1
;5 ;5 ;5
V),)* V,8.(&L# (.6*&.2 )# 4.2<6=04 :> 4.2<6=04 :> 4.2<6=04 :>
4.;0 4.;0 4.;1
T./, &)# 55.;< 57.65 5<.70
FLUJO TRANSICION
E()*+,
T./**&C0#
V),)* (.6*&.2 ) #
V,8.(&L#
0 ; 1
;5 ;5 ;5
4.2<6=04 :> 4.2<6=04 :> 4.2<6=04 :>
4.15 4.;4 4.;0
T./, &)# ;4.50 0;.;4 0;.15
FLUJO TURBULENTO
E()*+,
T./**&C0# V),)* (.6*%.2 )
V,8.(&L#
T./, &)#
& 0 ; 1
4.2<6=04 :> 4.2<6=04 :> 4.2<6=04 :>
;5 ;5 ;5
4.50 4.;> 4.57
00.;5 >.7< 0;.10
?(ora, para cada ensayo de cada flujo, reali-ado en el laboratorio, calculamos el caudal @, la velocidad media y el número de Reynolds.
FLUJO LAMINAR E()*+, 0 ; 1
CAUDAL &.3 )%# 5.65 9 04:4> 5.7<9 04:4> 5.>59 04:4>
VELOCIDAD &.)#
DE REYNOLDS ADIMENSIONAL
1.4< 9 04:;
52;.;
4.41 1.41 9 04 :;
5>2.; 56;.<
FLUJO DE TRANSICION E()*+,
CAUDAL &.3 )%#
VELOC% &.)#
DE REYNOLDS ADIMENSIONAL
0 ; 1
0.>> 9 04:47 0.>1 9 04:47 0.64 9 04:47
4.04 4.04 4.00
07>4.6 07>4.6 060>.2
FLUJO TURBULENTO E()*+,
CAUDAL &.3 )%#
VELOC% &.)#
DE REYNOLDS ADIMENSIONAL
0 ; 1
1.>5 9 04:47 1.<5 9 04:47 1.>7 9 04:47
4.;1 4.;7 4.;1
172<.6 1<40.2 172<.6
Recordemos los valores de los números de Reynolds NRA;444 es un flujo laminar NRB5444 es un flujo turbulento. +l número de Reynolds cr!tico inferior en la pr'ctica es 15;0%7 establece "ue valores inferiores a este, es un flujo laminar. +l número de Reynolds cr!tico superior en la pr'ctica es 3901%"! establece "ue valores superiores se denominara el flujo turbulento
,) ,( 8,) )*,) (,.*8.( ( 688,)? S ) (*@, ( 8 /, 8* (*%
*os números de Reynolds cr!ticos de las pruebas % 07>4.6 1<40.2&, no coinciden con los valores de Reynolds cr!ticos entandares %;444 5444&, es decir no son iguales, esto se debe en gran parte a "ue no se (icieron la mayor cantidad de pruebas, cada ve- aumentando infinitesimalmente el caudal del agua, si no "ue por el contrario el caudal del agua se aumento bruscamente en cada prueba, esto se observa en los saltos "ue se presentan en los números de Reynolds de las pruebas .
4# FUENTES DE ERROR •
•
+l inyector de colorante presentaba una distorsión, as! "ue la salida del colorante (acia el fluido no era uniforme, entonces inicialmente no se desarrollaba el tipo de flujo. Debido a "ue la v'lvula de regulación no se encontraba en óptimo estado, no se pudo cortar con eactitud el volumen de agua en el intervalo de tiempo, generando esto un sesgo de error en la toma de datos .
5# AN$LISIS DE RESULTADOS $e pudo diferenciar un flujo laminar de uno turbulento en las pruebas, tanto teóricamente como visiblemente a través de la forma de la tinta % •
•
•
•
*os datos obtenidos eperimentalmente var!an con los teóricos debido a la perturbación "ue se da a la entrada del flujo al sistema entre el tubo y la v'lvula, cre'ndose una variación en la velocidad media de entrada. $e pudo comprobar "ue a medida "ue el caudal aumenta dentro de la tuber!a con di'metro constante el flujo tiende a pasar por los rangos "ue diagnostican "ue un fluido se comporta como laminar, después se da un periodo de transición (asta ser turbulento. +l flujo se (ace m's turbulento a medida "ue la velocidad aumenta, es decir "ue este es directamente proporcional a la velocidad. *os fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir. *a velocidad con la "ue el fluido sale por el orificio depende en gran medida de su viscosidad.
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