Experimento de Osborne Reynolds 2.docx

“Experimento de Osborne Reynolds”

Objetivo: a) Visualizar Visualizar los distintos tipos de regímenes (laminar, transición y turbulento).

 b) Obtener el tipo de régimen utilizado en la ecuación de Reynolds.

c) Comparar el régimen visualizado con el e l clculo teórico.

Introducción: !os di"erentes regímenes de "lu#o y la asignación de valores numéricos de cada uno "ueron reportados por primera vez por Osborne Reynolds en $%%&. Reynolds observo 'ue el tipo de "lu#o ad'uirido por un lí'uido 'ue "luye dentro de una tubería depende de la velocidad del lí'uido, el dimetro de la tubería y de algunas propiedades "ísicas del "luido. sí, el nmero de Reynolds es un nmero adimensional 'ue relaciona las propiedades "ísicas del "luido, su velocidad y la geometría del ducto por el 'ue "luye. Cuando un lí'uido "luye en un tubo y su velocidad es ba#a, "luye en líneas paralelas a lo largo del e#e del tubo* a este régimen se le conoce como +"lu#o laminar. Con"orme aumenta la velocidad y se alcanza la llamada +velocidad cr-tica, el "lu#o se dispersa asta 'ue ad'uiere un movimiento de torbellino en el 'ue se "orman corrientes cruzadas y remolinos* a este régimen se le conoce como +"lu#o turbulento. /i se inyecta una corriente muy "ina de algn li'uido colorido en una tubería transparente 'ue contiene otro "luido incoloro, se pueden observar los diversos comportamientos del l-'uido con"orme var-a la velocidad. Cuando el "luido se encuentra dentro del régimen laminar (velocidades ba#as), el colorante aparece como una línea per"ectamente de"inida (0igura 1.$), cuando se encuentra dentro de la zona de transición (velocidades medias), el colorante se va dispersando a lo largo de la tubería (0igura 1.1) y cuando se encuentra en el régimen turbulento (velocidades altas) el colorante se di"unde a través de toda la corriente (0igura 1.&).

!as curvas típicas de la distribución de velocidades a través de tuberías se muestran en la 0igura 1.&.

Materiales, equipo y servicios auxiliares a) 2odulo para estudio del e3perimento de Osborne Reynolds.  b) gua. gua. c) 4isposición de drena#e.

!esarrollo experimental  continuación, se presentan las consideraciones particulares para la realización de esta  prctica.

a) 5ara la realización de esta prctica es necesario traba#ar con el banco idrulico ("igura $).

Figura 1

 b) Ve Veri"icar 'ue la alimentación este a $16 V VC. c) Regular el "lu#o mediante la vlvula de dia"ragma ("igura 1).

Figura d) 7nyección de la tinta para visualización del "lu#o ("igura &).

Figura

e) !as pruebas se realizan por cada una de las tuberías $81 in. y $ in.

!esarrollo de datos experimentales

"rueba # $Re para tuber%a de #&' in  9mero de Reynolds.

4onde: v : velocidad media del "luido ; : densidad del "luido 4 : dimetro de la corriente v: viscosidad cinemtica

5ropiedades del agua

 ρ=62.4

lb 3

ft 

v

0.000672

=

lb ft ∙ seg seg

4imetros de tubería a) 4imetro nominal < $81 in.  b) 4imetro e3terno < =.%> in. c) ?spesor < =.1> in.

Calculo del dimetro interno

∫ ¿= Dext −2 ( espesor )  D¿ Calculo de la velocidad del "luido

Q= vA→v =

 A = π r

Q  A

2

CON DIAMETRO DE 1/2" FLUJO (m3/s) 0.013 0.0122 0.0119 0.0143 0.0108

DIÁMET RO INTERN O (m)   0.00863 6   0.00863 6   0.00863 6   0.00863 6   0.00863 6

RADIO (ft)

VISCOSI DAD CINEMÁT ICA (lb/f)

0.01 0.0142 42

0.000 0.00067 672 2

0.01 0.0142 42

0.000 0.00067 672 2

0.01 0.0142 42

0.000 0.00067 672 2

0.01 0.0142 42

0.000 0.00067 672 2

0.01 0.0142 42

0.000 0.00067 672 2

AREA (ft2)   0.00063 347   0.00063 347   0.00063 347   0.00063 347   0.00063 347

 (ft/s) 20.5218   153 19.2589   344 18.7853   54 22.5739   969 17.0488   927

DENSID AD (lb/ft3) 62.4 62.4 62.4 62.4 62.4

N!

  16456.73 69   15444.01 46   15064.24 38   18102.41 06   13671.75 06

"rueba ' $Re para tuber%a de # in

 9mero de Reynolds.

4onde: v : velocidad media del "luido ; : densidad del "luido 4 : dimetro de la corriente v: viscosidad cinemtica

5ropiedades del agua

 ρ=62.4 v

lb 3

ft 

0.000672

=

lb ft ∙ seg seg

4imetros de tubería a) 4imetro nominal < $ in.  b) 4imetro e3terno < $.&1 in. c) ?spesor < =.$@ in.

Calculo del dimetro interno

∫ ¿= Dext −2 ( espesor )  D¿ Calculo de la velocidad del "luido

Q= vA→v =

 A = π r

2

Q  A

CON DIAMETRO DE 1" FLUJO (m3/s)

DIAMET RO INTERN O (m)

  0.02641 6   0.02641 0.0846 6   0.02641 0.0829 6   0.02641 0.0826 6 (O$()*+IO$: 0.0842

RADIO (ft)

VISCOSI DAD CINEMAT ICA (lb/f)

0.04 0.043 3

0.000 .00067 672 2

0.04 0.043 3 0.04 0.043 3 0.04 0.043 3

AREA (ft2)

  0.00580 882   0.00580 0.000 .00067 672 2 882   0.00580 0.000 .00067 672 2 882   0.00580 0.000 .00067 672 2 882

 (ft/s) 14.4952   027 14.5640   635 14.2714   05 14.2197   594

DENSID AD (lb/ft3)

N!

  35555.48 97   35724.39 62.4 94   35006.53 62.4 32   34879.85 62.4 1 62.4

Observamos 'ue al aumentar la velocidad velocidad del "lu#o iba pasando de un régimen laminar a un régimen turbulento y como consecuencia de ello, aumentaba el nmero de Reynolds.