Em uma tubulação de polegada, qual o maior valor de vazão para que o escoamento seja enquadrado como laminar?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma tubulação com diâmetro de polegada e queremos descobrir qual é o maior valor de vazão que permite que o fluxo seja laminar. Isso envolve conceitos de mecânica dos fluidos, especificamente o Número de Reynolds, que nos ajuda a determinar se o fluxo é laminar ou turbulento.

Passo 2

Primeiro, precisamos lembrar que o fluxo é considerado laminar quando o Número de Reynolds ( ) é menor que 2300. O Número de Reynolds é dado pela fórmula:
Onde:
  • é a densidade do fluido,
  • é a velocidade do fluxo,
  • é o diâmetro da tubulação,
  • é a viscosidade dinâmica do fluido.

Passo 3

No entanto, como queremos encontrar a vazão ( ) e não a velocidade ( ), vamos rearranjar a fórmula. Sabemos que a vazão está relacionada à velocidade pela área da seção transversal ( ):
A área da seção transversal de um tubo circular é:
Então, substituindo na fórmula do Número de Reynolds:

Passo 4

Agora, vamos isolar para encontrar a vazão máxima permitida:
Substituindo :

Passo 5

Agora, basta substituir os valores conhecidos na fórmula. Para isso, precisamos dos valores da densidade ( ) e da viscosidade dinâmica ( ) do fluido em questão. Como não foram fornecidos na questão, vamos assumir que o fluido é água, onde:
Também precisamos converter o diâmetro de polegadas para metros:

Passo 6

Substituindo todos os valores na fórmula:
Convertendo para litros por segundo:

Resposta

O maior valor de vazão para que o escoamento seja laminar em uma tubulação de polegada é aproximadamente litros por segundo.

Exercícios relacionados

Deduza os seguintes fatores de conversão:
(a) Converta uma pressão de 1 psi para kPa. (a) Converta um calor específico de para <br> .
(b) Converta um volume de 1 litro para galões. (b) Converta uma velocidade de para mph.
© Converta uma viscosidade de para . © Converta um volume de para in
Um reservatório cilíndrico de aço ( ) com diâmetro interno ( ) de 20 cm e espessura de 5 cm transporta um fluido a que possui coeficiente de convecçảo de . Com o objetivo de isolar o sistema, a parede externa do reservatório e o tanque é preenchido com um isolante que possui condutividade até um diâmetro de 50 cm . O ambiente encontra-se a uma temperatura de , com coeficiente de convecção de .
a) Determine a taxa de transferência de calor para um tubo de 5 m de comprimento. Apresente o circuito térmico do sistema.
b) Estuda-se substituir o isolante por um isolante , de 5 cm de espessura (novo ), que possui condutividade W/m.K. Este material, no entanto, é mais caro e a substituição só compensa financeiramente se o percentual de redução da taxa em relação ao isolante for superior a . Verifique se compensa trocar o material isolante pelo isolante .
Quais as principais aplicações na engenharia, utilizando o conceito do experimento de Reynolds.
Qual a importância do controle de velocidade para os estudos hidráulicos. Apresente os valores de referência (máximo e mínimo) para algumas aplicações.