Relatório FT Viscosidade

UNESP – UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “Julio de Mesquita Filho” AMPUS DE !UARATIN!UET"

Laboratório de Fenômenos de Transporte

Medidas de viscosidade

!usta#o Pi$hei%o de a%#alho & ''2'(&2 – Tu%)a 2*( P%o+, Jos- Lu. Sil#ei%a 2


OBJETIVO o)/%ee$de% o 0o$0eito de #is0osidade1 Fa)ilia%i.a% os alu$os 0o) as t-0$i0as e/e%i)e$tais de )edidas de #is0osidade1

INTRODUÇÃO E RESUMO 2.1. Defnição de !"ido# Fluido - qualque% su3st4$0ia que se de+o%)a 0o$ti$ua)e$te so3 a a/li0a56o de u)a te$s6o de 0isalha)e$to7 $6o i)/o%ta$do o qua$to /eque$a /ossa se% esta te$s6o1 Na aus8$0ia de u)a +o%5a $6o o0o%%e%9 de+o%)a56o1 Desta +o%)a7 t8)&se que os :uidos 0o)/%ee$de) as +ases l;quidas e 1 2.2. E$"ação de Ne%&on A de?$i56o e a equa56o da #is0osidade +oi a$alisada i$i0ial)e$te /o% Isaa0 Ne@to$ que su/s u)a /el;0ula de lu3%i?0a$te e$t%e duas l4)i$as /a%alelas7 u)a das quais ?a e a out%a se deslo0a$do 0o) #elo0idade U7 so3 a56o de u)a U +o%5a F7 0o$+o%)e de)o$st%a a ?1 F ( () " *

'

Fi
a A e/e%i8$0ia )ost%a que a +o%5a F - di%eta)e$te /%o/o%0io$al a 9%ea A e a #elo0idade =U>7 e - i$#e%sa)e$te /%o/o%0io$al a dist4$0ia e$t%e as /la0as =h>1 Desta +o%)aB F ≅

A.U

F = µ

h A.U

µ &

h

0o$sta$te de /%o/o%0io$alidade

Alterando o equacionamento de força para tensão de cisalhamento ( ), temos: F τ

τ

=

= µ

A

A.U h. A

2


U

τ = µ

Rela0io$a$do $a ?
=

h

U

B h

U h

= tan α

µ . tan α

Lei da viscosidade de Newton:

τ

= µ

du

Equa56o '

dy

2.+. Viscosidade Din,-ica A #is0osidade di$4)i0a - u)a /%o/%iedade do :uido que dete%)i$a o <%au de %esist8$0ia C +o%5a 0isalha$te1 Po% ee)/lo7 se 0o$side%a%)os as de+o%)a5es da 9
UNIDADES FLT

MS

M/S

N.s

kgf .s

m2

m2

kg

MLT 1 centipoise

=

m.s

utm

' de0a/oise

m.s

=

0S

SISTEM IN34S

dina.s cm 2

g cm.s

 ' /oise

lbt .s ft 2

slug ft.s

poise 100

2.5. Viscosidade 0ine-6&ica T%ata&se ta)3-) de u)a /%o/%iedade do :uido que dete%)i$a a %esist8$0ia C +o%5a 0isalha$te e %ela0io$a a #is0osidade di$4)i0a 0o) a )assa es/e0;?0a do :uido1 ν

=

µ ρ

Equa56o =2>

 0o)/o%ta)e$to da #is0osidade 0i$e)9ti0a e) %ela56o a te)/e%atu%a e a /%ess6o $6o - $e0essa%ia)e$te i
2


Unidade:

MKS →

m

2

s

*

MK S →

CGS →

cm s

m

2

s 2

( Stoke ( st ))

:RO0EDIMENTOS E;:ERIMENTIS Obetivo !spec"#co: Dete%)i$a% a #is0osidade 0i$e)9ti0a de t%8s ti/os

de Gleos a /a%ti% de t%8s )-todos disti$tosB  Ha  Vis0os;)et%o de Ho//le% =queda de es+e%a>  Rota56o de Est%utu%a =Vis0os;)et%o Rheotest 2>

+.1 < 1= M>TODO# M?&odo de :e8da de ca8@a < E$"ação de Aaen :o"se"i!!e 1 $%&%& 'eoria do todo:

A /e%da de 0a% se$do

∆/– /e%da de /%ess6o ou /e%da de 0a%
di+e%e$0ial1

 )-todo da /e%da de 0a%
∆H

D Gleo L =a>

2


i@"8a 2 < 7a9 ManC-e&8o die8encia!

todo da *erda de +ara:

µ =

π .∆ H . D

4

.γ

128 .l .Q

Equa56o =*> o$deB A – di+e%e$5a de /%ess6o ou /e%da de 0a%
Nesta e/e%i8$0ia utili.a&se o equi/a)e$to do la3o%atG%io a/%ese$tado $a ?
Fi

te)/e%atu%a a)3ie$te7 sea e$0o$t%ado $a ta3ela SAE de Vis0osidades M-dias dos leos Lu3%i?0a$tes e) a$eo7 qual o ti/o de Gleo +oi utili.ado1 $%&%$ .ados au/iliares:

FluidoB LE Massa es/e0;?0a do GleoB 7OO(  '7 ) D (di0metro da tubulação) 1 2,223 m

 =#a.6o #olu)-t%i0a>  ( )LK ∆t @ =a0ele%a56o da <%a#idade>  7O )Ks2 +.2 < 2= M>TODO# M?&odo do ViscosF-e&8o de AoGG!e8 7"eda de ese8a9. $%-%& 'eoria do todo:

 #is0os;)et%o de Ho//le% - u) equi/a)e$to que dete%)i$a a #is0osidade at%a#-s de queda es+-%i0a1 Q )edido o te)/o de queda de u)a es+e%a /ad%6o de$t%o de u) tu3o 0il;$d%i0o7 i$0li$ado e) ' , e) %ela56o a #e%ti0al7 $o qual est9 0o$tido o l;quido que se /%ete$de ea)i$a% sua #is0osidade =?<1*>1 Este #is0os;)et%o se%#e /a%a a )edi56o da #is0osidade de :uidos $e@to$ia$os1 A #is0osidade - dete%)i$ada a /a%ti% do se
tu3o de #id%o es+e%a

%e+e%8$0ia

:uido %e+e%8$0ia

Fe h

V

a

Pe

Fa

Fe – Fo%5a de E)/uo Fa – Fo%5a de A%%aste Pe – /eso da es+e%a # – #elo0idade de des0ida da es+e%a µ – #is0osidade do Gleo a – %aio da es+e%a h – altu%a %esulta$te das duas )a%0as de %e+e%8$0ia γ – /eso es/e0;?0o do Gleo γ e – /eso es/e0;?0o da es+e%a1

2


i@"8a 5 < ViscosF-e&8o de AoGG!e8 M?&odo da "eda da Ese8a

µ =

K (  e <  ) t

Equação

5

e

K =

o$deB

&

2 2a g

h

– #is0osidade di$4)i0a – te)/o de queda da es+e%a e) se
$%-%- *rocedimento:

I$i0ial)e$te de#e&se li)/a% 0uidadosa)e$te ta$to o tu3o 0il;$d%i0o qua$to a es+e%a /ad%6o /a%a se %eti%a% qualque% %es;duo que /%eudique a e/e%i8$0ia1 P%ee$0he&se e$t6o o tu3o 0il;$d%i0o 0o) o :uido que se desea dete%)i$a% a #is0osidade de +o%)a le$ta e 0uidadosa /a%a que $6o se +o%)e) )uitas 3olhas de a% $o l;quido1 A/Gs o /%ee$0hi)e$to7 de#e&se ai$da a
ESFERA A e  O7'((
FluidoB LE ρ  7OO
+.+ < += M>TODO# ViscosF-e&8o R*eo&es& 2 < M?&odo de Ro&ação de Es&8"&"8a $%$%& 'eoria do todo:

 #is0os;)et%o de Rheotest 2 - u) equi/a)e$to de %ota56o de est%utu%a que dete%)i$a a #is0osidade di$4)i0a dos :uidos $e@to$ia$os 3e) 0o)o %eali.a a)/las i$#esti
2


A su3st4$0ia a se% i$#esti
o

Fi
"# ! #

.100

"#

=

$.α

Equa56o 

se$doB µ – #is0osidade di$4)i0a TR – te$s6o de 0isalha)e$to =di$aK0)2> DR – <%adie$te de 0isalha)e$to 0a%a0te%i.ado /elo 0o$u$to de 0ili$d%os e /ela #elo0idade =S&'>  – 0o$sta$te 0a%a0te%;sti0a do 0o$u$to de 0ili$d%os es0olhidos =di$aK0) 2 1 'KST> α & leitu%a do #alo% de es0ala do i$st%u)e$to – ST =<%adua56o da es0ala> $%$%- *rocedimento:

 siste)a de )edi56o do #is0os;)et%o de Rheotest 2 - i$te%$o e /%o0essa& se /o% u) t%a$s+o%)ado% elet%o)e04$i0o de to%56o1 A ?) de )edi% o )o)e$to de to%56o e+eti#o $o 0ili$d%o e) %ota56o a/%o#eita&se a %ota56o %elati#a do eio de )edi56o a /a%ti% de u)a #elo0idade es0olhida de/e$de$do do ti/o de :uido1

2


Pa%a a e/e%i8$0ia7 utili.a&se u) 0o$u$to de 0ili$d%o SS'7 t%a3alha$do $a +aia de #elo0idade '7 de +o%)a que os #alo%es do +a3%i0a$te /a%a  e DR est6o /%eesta3ele0idos1 Todo o #is0os;)et%o de#e se% 0uidadosa)e$te li)/o $o )o)e$to de se i$t%odu.i% o :uido e7 ao a0io$a% o equi/a)e$to7 a/e$as %eali.a&se a leitu%a do #alo% α da es0ala do i$st%u)e$to $o )Gdulo de )edi56o1 Ao ?$al a/li0a&se a equa56o  e dete%)i$a&se a #is0osidade do :uido e7 %e0o%%e$do&se a ta3ela SAE e) a$eo de Vis0osidades M-dias dos leos Lu3%i?0a$tes dete%)i$a&se o ti/o de Gleo a$alisado1

.ados au/iliares:

FluidoB LE Massa es/e0;?0a do Gleo  7O
&%81

dina cm

2

.

1 SKT

Velo0idade WX Y

D 

=

48%'s −1

TBE3 DE 0ONDIÇHES MBIENTIS Te-Ge8a&"8a 709 2(

:8essão a&-os?8ica 7--A@9 W'2

TBE3 DE DDOS 1= M>TODO# M>TODO DE :ERD DE 0R < EUÇÃO DE AEN :OUSEVI33E MEDIDA

t (s)

1

2

3

102

'3

&0

2


h

'%4

%(

11%8

(cm.c.o.)

0)101o1 – 0e$t;)et%o de 0olu$a de Gleo

2= M>TODO# VIS0OSKMETRO DE AO::3ER < M>TODO D UED D ESER

"empo deco))ido na *ueda da esfe)a+ 14 segundos

+= M>TODO# ESTRUTUR

VIS0OSKMETRO

RAEOTEST

2

<

ROTÇÃO

DE

,eitu)a do -alo) de α+ 44%& /". SKT " G#adua$%es do inst#umento

RESU3TDOS OBTIDOS 1= M>TODO# M>TODO DE :ERD DE 0R < EUÇÃO DE AEN :OUSEVI33E Medida 1# Z  27OO Medida 2# Z  27W Medida +# Z  27' Res"!&ado fna!# Z  27W Lo
2= M>TODO# VIS0OSKMETRO DE AO::3ER < M>TODO D UED D ESER Res"!&ado fna!# Z  'O272 0P Lo
2


+= M>TODO# ESTRUTUR

VIS0OSKMETRO

RAEOTEST

2

<

ROTÇÃO

DE

Res"!&ado fna!# Z  ('7 d[$1sK=0)2> Lo
EUI:MENTOS UTI3IDOS Xa%)et%o U$es/ WWW( Vis0os;)et%o Ha
0ON03USÃO At%a#-s deste e/e%i)e$to +oi /oss;#el estuda% $a /%9ti0a a i$:u8$0ia da #is0osidade $o )o#i)e$to de 0o%/os7 e at- )es)o o seu /%G/%io es0oa)e$to7 que s6o i$+o%)a5es 39si0as /a%a u) e$
REER4N0IS BIB3IORLI0S RelatG%io total)e$te 3aseado $o
2

Relatório FT Viscosidade

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