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O que é Equação de Torricelli – Definição

2021-06-012019-11-14 Por Nick Connor

Equação de Torricelli, também conhecida como princípio de Torricelli, ou teorema de Torricelli, afirmação na dinâmica de fluidos que declara a velocidade do efluxo do orifício

Equação de Bernoulli

A equação de Bernoulli pode ser considerada uma afirmação do princípio de conservação de energia apropriado para fluidos fluidos. É uma das equações mais importantes / úteis na mecânica de fluidos . Ele coloca em uma relação pressão e velocidade um fluxo incompreensível inviscível . A equação de Bernoulli tem algumas restrições em sua aplicabilidade, resumidas nos seguintes pontos:

sistema de fluxo constante,
a densidade é constante (o que também significa que o fluido é incompressível),
nenhum trabalho é feito sobre ou pelo fluido,
nenhum calor é transferido para ou a partir do fluido,
nenhuma mudança ocorre na energia interna,
a equação relaciona os estados em dois pontos ao longo de uma única linha de fluxo (não condições em duas linhas de fluxo diferentes)

Sob essas condições, a equação geral de energia é simplificada para:

Essa equação é a mais famosa da dinâmica de fluidos . A equação de Bernoulli descreve o comportamento qualitativo que flui fluido que geralmente é rotulado com o termo efeito de Bernoulli . Esse efeito causa a redução da pressão do fluido em regiões onde a velocidade do fluxo é aumentada. Esse abaixamento da pressão em uma constrição de um caminho de fluxo pode parecer contra-intuitivo, mas parece menos quando você considera a pressão como densidade de energia. No fluxo de alta velocidade através da constrição, a energia cinética deve aumentar à custa da energia de pressão. As dimensões dos termos na equação são energia cinética por unidade de volume.

Lei de Torricelli

A lei de Torricelli , também conhecida como princípio de Torricelli , ou teorema de Torricelli , afirma na dinâmica dos fluidos que a velocidade, v, do fluido que sai de um orifício sob a força da gravidade em um tanque é proporcional à raiz quadrada da distância vertical, h , entre a superfície do líquido e o centro do orifício e a raiz quadrada do dobro da aceleração causada pela gravidade (g = 9,81 N / kg próximo à superfície da Terra).

Em outras palavras, a velocidade de efluxo do fluido do orifício é a mesma que teria adquirido ao cair uma altura h abaixo da gravidade. A lei foi descoberta e nomeada em homenagem ao cientista italiano Evangelista Torricelli , em 1643. Mais tarde, mostrou-se um caso particular do princípio de Bernoulli .

A equação de Torricelli é derivada para uma condição específica. O orifício deve ser pequeno e a viscosidade e outras perdas devem ser ignoradas. Se um fluido está fluindo através de um orifício muito pequeno (por exemplo, no fundo de um tanque grande), a velocidade do fluido na extremidade maior pode ser negligenciada na Equação de Bernoulli. Além disso, a velocidade do efluxo é independente da direção do fluxo. Nesse caso, a velocidade de efluxo do fluido que flui através do orifício dada pela seguinte fórmula:

v = √ 2gh

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.

O que é bola giratória no fluxo de ar – Efeito Bernoulli – Definição

2020-02-012019-11-14 Por Nick Connor

Suponha que uma bola esteja girando enquanto viaja pelo ar. À medida que a bola gira, o atrito da superfície com o ar circundante arrasta uma fina camada de ar. Engenharia Térmica

Equação de Bernoulli

sistema de fluxo constante,
a densidade é constante (o que também significa que o fluido é incompressível),
nenhum trabalho é feito sobre ou pelo fluido,
nenhum calor é transferido para ou a partir do fluido,
nenhuma mudança ocorre na energia interna,
a equação relaciona os estados em dois pontos ao longo de uma única linha de fluxo (não condições em duas linhas de fluxo diferentes)

Sob essas condições, a equação geral de energia é simplificada para:

Efeito de Bernoulli – Girando a bola no fluxo de ar

O efeito de Bernoulli tem outra conseqüência interessante interessante. Suponha que uma bola esteja girando enquanto viaja pelo ar. À medida que a bola gira, o atrito da superfície da bola com o ar circundante arrasta uma camada fina (denominada camada limite ) de ar. Pode ser visto na figura que a camada limite está de um lado viajando na mesma direção que a corrente de ar que flui ao redor da bola (seta superior) e, por outro lado, a camada limite está viajando na direção oposta ( a seta inferior). No lado da bola, onde a corrente de ar e a camada limite estão se movendo na direção oposta (a seta inferior) entre si, o atrito entre as duasretarda a corrente de ar . No lado oposto, essas camadas estão se movendo na mesma direção e o fluxo se move mais rápido .

De acordo com o princípio de Bernoulli , o ar em movimento mais rápido exerce menos pressão e, portanto, o ar deve exercer uma força ascendente na bola. De fato, neste caso, o uso do princípio de Bernoulli pode não estar correto. O princípio de Bernoulli assume incompressibilidade do ar, mas, na realidade, o ar é facilmente compressível. Mas existem mais limitações de explicações baseadas no princípio de Bernoulli.

O trabalho de Robert G. Watts e Ricardo Ferrer (as forças laterais em uma esfera giratória: aerodinâmica de uma bola curva) esse efeito pode ser explicado por outro modelo que dá uma atenção importante à camada limite de ar em torno da bola. No lado da bola onde a corrente de ar e a camada limite se movem na direção oposta (seta inferior), a camada limite tende a se separar prematuramente. No lado da bola onde o fluxo de ar e a camada limite se movem na mesma direção, a camada limite carrega ainda mais a bola antes de se separar em fluxo turbulento. Isso dá uma deflexão do fluxoda corrente de ar em uma direção atrás da bola. A bola em rotação gera sustentação, exercendo uma força descendente no ar à medida que flui. De acordo com a terceira lei de Newton , o ar deve exercer uma força ascendente na bola.

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O que é Força de Elevação – Definição

2021-06-012019-11-14 Por Nick Connor

Em geral, o elevador é uma força de elevação em uma asa ou aerofólio de aeronave. Existem várias maneiras de explicar como um aerofólio gera sustentação. Força de elevação

Equação de Bernoulli

sistema de fluxo constante,
a densidade é constante (o que também significa que o fluido é incompressível),
nenhum trabalho é feito sobre ou pelo fluido,
nenhum calor é transferido para ou a partir do fluido,
nenhuma mudança ocorre na energia interna,
a equação relaciona os estados em dois pontos ao longo de uma única linha de fluxo (não condições em duas linhas de fluxo diferentes)

Sob essas condições, a equação geral de energia é simplificada para:

Força de Elevação – Princípio de Bernoulli

Força de Levantamento - Lei de Newton — A terceira lei de Newton afirma que o levantamento é causado por uma deflexão do fluxo.

Em geral, o elevador é uma força de ação ascendente em uma asa ou aerofólio da aeronave . Existem várias maneiras de explicar como um aerofólio gera sustentação . Algumas teorias são mais complicadas ou matematicamente rigorosas do que outras. Algumas teorias demonstraram estar incorretas. Existem teorias baseadas no princípio de Bernoulli e há teorias baseadas diretamente na terceira lei de Newton .

A explicação baseada na terceira lei de Newton afirma que o levantamento é causado por uma deflexão do fluxo da corrente de ar atrás do aerofólio. O aerofólio gera sustentação ao exercer uma força descendente no ar à medida que passa. De acordo com a terceira lei de Newton, o ar deve exercer uma força ascendente no aerofólio . Esta é uma explicação muito simples.

Força de Elevação - Princípio de Bernoulli — De acordo com o princípio de Bernoulli, o ar em movimento mais rápido exerce menos pressão e, portanto, o ar deve exercer uma força ascendente no aerofólio (como resultado de uma diferença de pressão).

O princípio de Bernoulli combinado com a equação de continuidade também pode ser usado para determinar a força de sustentação em um aerofólio, se o comportamento do fluxo de fluido na vizinhança da película for conhecido. Nesta explicação, a forma de um aerofólio é crucial. A forma de um aerofólio faz com que o ar flua mais rapidamente por cima e por baixo. De acordo com o princípio de Bernoulli , o ar em movimento mais rápido exerce menos pressão e, portanto, o ar deve exercer uma força ascendente no aerofólio (como resultado de uma diferença de pressão).

O princípio de Bernoulli exige que o aerofólio tenha uma forma assimétrica . Sua área de superfície deve ser maior na parte superior do que na parte inferior. À medida que o ar flui sobre o aerofólio, ele é deslocado mais pela superfície superior do que por baixo. De acordo com o princípio da continuidade , esse deslocamento deve levar a um aumento na velocidade do fluxo (resultando em uma diminuição na pressão). A velocidade do fluxo é aumentada um pouco pela superfície inferior do aerofólio, mas consideravelmente menor do que o fluxo na superfície superior. A força de sustentação de um aerofólio, caracterizada pelo coeficiente de sustentação , pode ser alterada durante o vôo por alterações na forma de um aerofólio. O coeficiente de elevação pode, portanto, ser duplicado com dispositivos relativamente simples (flaps e slats ) se usado em toda a extensão da asa.O uso do princípio de Bernoulli pode não estar correto. O princípio de Bernoulli pressupõe incompressibilidade do ar, mas, na realidade, o ar é facilmente compressível. Mas existem mais limitações de explicações baseadas no princípio de Bernoulli. Existem duas explicações populares principais sobre o elevador:

Explicação baseada na deflexão descendente do fluxo – terceira lei de Newton
Explicação baseada em mudanças na velocidade e pressão do fluxo – Princípio da continuidade e princípio de Bernoulli

Ambas as explicações identificam corretamente alguns aspectos das forças de sustentação, mas deixam outros aspectos importantes do fenômeno inexplicáveis. Uma explicação mais abrangente envolve mudanças na velocidade do fluxo e deflexão para baixo e requer uma análise mais detalhada do fluxo.

Veja mais: Doug McLean, Entendendo a aerodinâmica: discutindo a partir da física real. John Wiley & Sons Ltd. 2013. ISBN: 978-1119967514

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O que é classificação de perda de cabeça – Definição

2020-02-012019-11-14 Por Nick Connor

Classificação da perda de carga. O sistema de perda de carga da tubulação é dividido em duas categorias principais, perdas maiores e perdas de carga mínimas. Engenharia Térmica

Classificação da perda de cabeça

A perda de carga de um sistema de tubulação é igual à produzida em uma tubulação reta, cujo comprimento é igual aos tubos dos sistemas originais mais a soma dos comprimentos equivalentes de todos os componentes do sistema.

Como pode ser visto, a perda de carga do sistema de tubulação é dividida em duas categorias principais, “ grandes perdas ” associadas à perda de energia por comprimento de tubo e “ pequenas perdas ” associadas a curvas, conexões, válvulas, etc.

Perda de carga principal – devido ao atrito em tubulações e dutos.
Menor perda de carga – devido a componentes como válvulas, conexões, dobras e T.

A perda de carga pode então ser expressa como:

h _perda = Σ h _{principais_perdições} + Σ h _{menores_perdições}

Resumo:

Perda de carga ou perda de pressão são a redução na carga total (soma da cabeça potencial , cabeça de velocidade , e cabeça de pressão ) de um fluido causado pelo atrito presente no movimento do fluido.
Perda de carga e perda de pressão representam o mesmo fenômeno – perdas por atrito em tubulações e perdas em componentes hidráulicos, mas são expressas em unidades diferentes .
A perda de carga do sistema hidráulico é dividida em duas categorias principais :
- Perda de Cabeça Maior – devido ao atrito em tubos retos
- Menor perda de carga – devido a componentes como válvulas, curvas…
A equação de Darcy pode ser usada para calcular grandes perdas .
Uma forma especial da equação de Darcy pode ser usada para calcular pequenas perdas .
O fator de atrito para o fluxo de fluido pode ser determinado usando um gráfico Moody .

Por que a perda de cabeça é muito importante?

Como pode ser visto na figura, a perda de carga é a principal característica de qualquer sistema hidráulico. Nos sistemas em que uma certa vazão deve ser mantida (por exemplo, para fornecer refrigeração ou transferência de calor suficiente a partir do núcleo do reator ), o equilíbrio da perda de carga e da carga adicionada por uma bomba determina a vazão através do sistema.

Diagrama característico de QH da bomba centrífuga e do gasoduto

Cabeça Hidráulica - Linha Hidráulica — Linha de classificação hidráulica e linhas de cabeçote total para um tubo de diâmetro constante com atrito. Em uma tubulação real, há perdas de energia devido ao atrito – elas devem ser levadas em consideração, pois podem ser muito significativas.

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O que é Escala de Kolmogorov – Definição

2021-06-012019-11-14 Por Nick Connor

Movimentos turbulentos envolvem uma ampla gama de escalas. De uma macroescala na qual a energia é fornecida, a uma microescala Kolmogorov na qual a energia é dissipada pela viscosidade. Engenharia Térmica

Kolmogorov Microscales

Na visão de Kolmogorov ( Andrey Nikolaevich Kolmogorov era um matemático russo que fez contribuições significativas para a matemática da teoria das probabilidades e da turbulência), movimentos turbulentos envolvem uma ampla gama de escalas . De uma macroescala na qual a energia é fornecida, a uma microescala na qual a energia é dissipada pela viscosidade.

Por exemplo, considere uma nuvem cumulus. A macroescala da nuvem pode ser da ordem de quilômetros e pode crescer ou persistir por longos períodos de tempo. Dentro da nuvem, redemoinhos podem ocorrer em escalas da ordem de milímetros . Para fluxos menores, como em tubos, as micro-escalas podem ser muito menores. A maior parte da energia cinética do fluxo turbulento está contida nas estruturas de macroescala. A energia “cascata” dessas estruturas de macroescala para estruturas de microescala por um mecanismo inercial. Esse processo é conhecido como cascata de energia turbulenta .

As menores escalas em fluxo turbulento são conhecidas como microescalas Kolmogorov . Elas são pequenas o suficiente para que a difusão molecular se torne importante e a dissipação viscosa de energia ocorra e a energia cinética turbulenta é dissipada em calor.

As menores escalas em fluxo turbulento, ou seja, as microescalas Kolmogorov são:

onde ε é a taxa média de taxa de dissipação da energia cinética da turbulência por unidade de massa e tem dimensões (m ² / s ³ ). ν é a viscosidade cinemática do fluido e possui dimensões (m ² / s).

O tamanho do menor redemoinho no fluxo é determinado pela viscosidade. A escala de comprimento de Kolmogorov diminui à medida que a viscosidade diminui. Para fluxos de número de Reynolds muito altos , as forças viscosas são menores em relação às forças inerciais. Movimentos de menor escala são necessariamente gerados até que os efeitos da viscosidade se tornem importantes e a energia seja dissipada. A proporção das escalas de maior e menor comprimento no fluxo turbulento é proporcional ao número de Reynolds (aumenta com a potência de três quartos ).

Isso faz com que simulações numéricas diretas de fluxo turbulento sejam praticamente impossíveis. Por exemplo, considere um fluxo com um número de Reynolds de 10 ⁶ . Nesse caso, a razão L / l é proporcional a 10 ^18/4 . Como temos que analisar o problema tridimensional, precisamos calcular uma grade que consiste em pelo menos 10 ¹⁴ pontos de grade . Isso excede em muito a capacidade e as possibilidades dos computadores existentes.

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O que é Camada Limite Turbulenta – Definição

2020-02-012019-11-14 Por Nick Connor

Camada limite turbulenta. As camadas de limite podem ser laminares ou turbulentas, dependendo do valor do número de Reynolds. Para alto número de Reynolds, a camada limite é turbulenta. Engenharia Térmica

Camada limite turbulenta

O conceito de camadas limite é importante em toda a dinâmica de fluidos viscosos, aerodinâmica e também na teoria da transferência de calor. As características básicas de todas as camadas limite laminar e turbulenta são mostradas no fluxo em desenvolvimento sobre uma placa plana. Os estágios da formação da camada limite são mostrados na figura abaixo:

As camadas de limite podem ser laminares ou turbulentas, dependendo do valor do número de Reynolds . Também aqui o número de Reynolds representa a razão entre forças de inércia e forças viscosas e é um parâmetro conveniente para prever se uma condição de fluxo será laminar ou turbulenta. É definido como:

em que V é a velocidade média do fluxo, D uma dimensão linear característica, ρ densidade do fluido, μ viscosidade dinâmica e ν viscosidade cinemática.

Para números de Reynolds mais baixos , a camada limite é laminar e a velocidade no sentido do fluxo muda uniformemente à medida que se afasta da parede, conforme mostrado no lado esquerdo da figura. À medida que o número de Reynolds aumenta (com x), o fluxo se torna instável e, finalmente, para números mais altos de Reynolds, a camada limite é turbulenta e a velocidade do fluxo é caracterizada por fluxos instáveis (mudando com o tempo) dentro da camada limite.

A transição da camada limite laminar para a turbulenta ocorre quando o número de Reynolds em x excede Re _x ~ 500.000 . A transição pode ocorrer mais cedo, mas depende principalmente da rugosidade da superfície . A camada limite turbulenta espessa mais rapidamente do que a camada limite laminar como resultado do aumento da tensão de cisalhamento na superfície do corpo.

Veja também: Espessura da camada limite

Veja também: Tubo em fluxo cruzado – fluxo externo

Referência especial: Schlichting Herrmann, Gersten Klaus. Teoria da camada limite, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2000, ISBN: 978-3-540-66270-9

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O que é exemplo de fluxo turbulento – definição

2020-02-012019-11-14 Por Nick Connor

Exemplos de fluxo turbulento. Existem vários exemplos de fluxo turbulento da vida e da indústria. A maioria dos fluxos industriais é turbulenta, especialmente em engenharia de energia. Engenharia Térmica

Exemplos de fluxo turbulento

Tabela de números de Reynolds — Tabela da vida em movimento de fluidos: a biologia física do fluxo por Steven Vogel

Exemplo: fluxo turbulento em uma tubulação primária

Equação de continuidade - vazões através do reator — Exemplo de vazões em um reator. É um exemplo ilustrativo, os dados não representam nenhum projeto de reator.

O circuito primário dos PWRs típicos é dividido em 4 circuitos independentes (diâmetro da tubulação ~ 700 mm), cada circuito compreende um gerador de vapor e uma bomba principal de refrigeração . a velocidade do fluxo da tubulação primária é constante e igual a 17 m / s. O número de Reynolds dentro da tubulação primária é igual a:

Re _D = 17 [m / s] x 0,7 [m] / 0,12 x 10 ^-6 [m ² / s] = 99 000 000.

Isso satisfaz plenamente as condições turbulentas .

Exemplo: fluxo turbulento no núcleo do reator

Diâmetro hidráulico — O diâmetro hidráulico das barras de combustível é fornecido.

Dentro do vaso de pressão do reator da PWR, o líquido de arrefecimento flui primeiro para fora do núcleo do reator (através do descendente ). Do fundo do vaso de pressão, o fluxo é revertido através do núcleo , onde a temperatura do líquido de refrigeração aumenta à medida que passa pelas barras de combustível e pelos conjuntos formados por elas. O número de Reynolds dentro do canal de combustível é igual a:

Re _DH = 5 [m / s] x 0,02 [m] / 0,12 x 10 ^-6 [m ² / s] = 833 000.

Isso também satisfaz plenamente as condições turbulentas .

Veja também: Diâmetro hidráulico

Exemplo: fumaça saindo de um cigarro

Nos primeiros centímetros, o fluxo é certamente laminar. No entanto, em algum momento da borda principal, o fluxo passa naturalmente para um fluxo turbulento à medida que o número de Reynolds aumenta. O número de Reynolds aumenta à medida que a velocidade do fluxo e o comprimento característico aumentam.

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Quais são as características do fluxo turbulento – Definição

2020-02-012019-11-14 Por Nick Connor

Características do fluxo turbulento. O fluxo turbulento tende a ocorrer em velocidades mais altas, baixa viscosidade e em dimensões lineares características mais altas. Engenharia Térmica

Características do fluxo turbulento

O fluxo turbulento tende a ocorrer em velocidades mais altas , baixa viscosidade e em dimensões lineares características mais altas.
Se o número de Reynolds for maior que Re> 3500, o fluxo será turbulento.
Irregularidade: O fluxo é caracterizado pelo movimento irregular das partículas do fluido. O movimento de partículas fluidas é caótico. Por esse motivo, o fluxo turbulento é normalmente tratado estatisticamente, e não deterministicamente.
Difusividade: No fluxo turbulento, existe uma distribuição de velocidade bastante plana na seção do tubo, com o resultado de que todo o fluido flui em um determinado valor único e cai rapidamente extremamente perto das paredes. A característica responsável pela mistura aprimorada e aumento das taxas de transporte de massa, momento e energia em um fluxo é chamada de “difusividade”.
Rotacionalidade: O fluxo turbulento é caracterizado por um forte mecanismo tridimensional de geração de vórtices. Esse mecanismo é conhecido como alongamento por vórtice.
Dissipação: Um processo dissipativo é um processo no qual a energia cinética do fluxo turbulento é transformada em energia interna por tensão de cisalhamento viscoso.

Fluxo externo - tubo — Tubo em fluxo cruzado.
Fonte: Blevins, RD (1990), Vibração induzida por fluxo, 2ª Edição, Van Nostrand Reinhold Co.

Fluxo Laminar vs. Turbulento

Fluxo laminar :

Re <2000
velocidade ‘baixa’
Partículas fluidas se movem em linhas retas
Camadas de água fluem umas sobre as outras em velocidades diferentes, praticamente sem mistura entre as camadas.
O perfil da velocidade do fluxo para o fluxo laminar em tubos circulares é parabólico, com um fluxo máximo no centro do tubo e um fluxo mínimo nas paredes do tubo.
A velocidade média do fluxo é aproximadamente metade da velocidade máxima.
É possível uma análise matemática simples.
Raro na prática em sistemas de água .

Fluxo turbulento :

Re> 4000
‘alta velocidade
O fluxo é caracterizado pelo movimento irregular de partículas do fluido.
O movimento médio está na direção do fluxo
O perfil de velocidade do fluxo para turbulência é bastante plano através da seção central de um tubo e cai rapidamente extremamente perto das paredes.
A velocidade média do fluxo é aproximadamente igual à velocidade no centro do tubo.
A análise matemática é muito difícil.
Tipo mais comum de fluxo .

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O que é o perfil de velocidade da lei de potência – Fluxo turbulento – Definição

2020-02-012019-11-14 Por Nick Connor

O perfil de velocidade no fluxo turbulento é mais plano na parte central do tubo. O mais simples e mais conhecido é o perfil de velocidade da lei de potência. Engenharia Térmica

Perfil de velocidade turbulenta

perfis de velocidade - fluxo interno — Fonte: Departamento de Energia dos EUA, TERMODINÂMICA, TRANSFERÊNCIA DE CALOR E FLUXO DE FLUIDO. Manual de Fundamentos do DOE, Volume 1, 2 e 3. Junho de 1992.

Perfil de velocidade da lei de potência – Perfil de velocidade turbulenta

O perfil de velocidade no fluxo turbulento é mais plano na parte central do tubo (isto é, no núcleo turbulento) do que no fluxo laminar . A velocidade do fluxo cai rapidamente extremamente perto das paredes. Isto é devido à difusividade do fluxo turbulento.

No caso de fluxo de tubulação turbulento, existem muitos perfis de velocidade empíricos. O mais simples e mais conhecido é o perfil de velocidade da lei de potência :

onde o expoente n é uma constante cujo valor depende do número de Reynolds . Essa dependência é empírica e é mostrada na figura. Em resumo, o valor n aumenta com o aumento do número de Reynolds. O sétimo perfil de velocidade da lei da potência aproxima muitos fluxos industriais.

Fluxo turbulento - perfis — Fluxo turbulento – perfis

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O que é Streamline Flow – Definição

2020-02-012019-11-14 Por Nick Connor

O termo fluxo simplificado é descritivo do fluxo laminar. As partículas fluidas se movem em caminhos ou linhas de fluxo definidos e observáveis. Simplifique o fluxo. Engenharia Térmica

Simplificar o fluxo

O termo fluxo de corrente de fluxo é descritivo do fluxo laminar porque, no fluxo laminar, camadas de água fluindo umas sobre as outras em velocidades diferentes, praticamente sem mistura entre as camadas, as partículas de fluido se movem em caminhos ou linhas de fluxo definidos e observáveis .

Na dinâmica de fluidos, o fluxo laminar é caracterizado por trajetos lisos ou regulares das partículas do fluido, em contraste com o fluxo turbulento, caracterizado pelo movimento irregular das partículas do fluido. O fluido flui em camadas paralelas (com mistura lateral mínima), sem interrupção entre as camadas. Portanto, o fluxo laminar também é conhecido como fluxo aerodinâmico ou viscoso .

Quando um fluido está fluindo através de um canal fechado, como um tubo ou entre duas placas planas, um dos dois tipos de fluxo (fluxo laminar ou fluxo turbulento) pode ocorrer dependendo da velocidade , viscosidade do fluido e do tamanho do tubo . O fluxo laminar tende a ocorrer em velocidades mais baixas e com alta viscosidade . Por outro lado, o fluxo turbulento tende a ocorrer em velocidades mais altas e com baixa viscosidade.

Como o fluxo laminar é comum apenas nos casos em que o canal de fluxo é relativamente pequeno, o fluido se move lentamente e sua viscosidade é relativamente alta, o fluxo laminar não é comum em processos industriais. A maioria dos fluxos industriais, especialmente os de engenharia nuclear, são turbulentos. No entanto, o fluxo laminar ocorre em qualquer número de Reynolds próximo a limites sólidos em uma camada fina adjacente à superfície, essa camada é geralmente chamada de subcamada laminar e é muito importante na transferência de calor.

Apesar da pequena espessura da subcamada laminar (geralmente muito menos de 1% do diâmetro do tubo), uma vez que influencia fortemente o fluxo no restante do tubo. Qualquer irregularidade ou rugosidade na superfície perturba essa camada e afeta significativamente o fluxo. Portanto, diferentemente do fluxo laminar, o fator de atrito no fluxo turbulento é uma forte função da rugosidade da superfície.

Fluxo Laminar vs. Turbulento

Fluxo laminar:

Re <2000
velocidade ‘baixa’
Partículas fluidas se movem em linhas retas
Camadas de água fluem umas sobre as outras em velocidades diferentes, praticamente sem mistura entre as camadas.
O perfil da velocidade do fluxo para o fluxo laminar em tubos circulares é parabólico, com um fluxo máximo no centro do tubo e um fluxo mínimo nas paredes do tubo.
A velocidade média do fluxo é aproximadamente metade da velocidade máxima.
É possível uma análise matemática simples.
Raro na prática em sistemas de água .

Fluxo turbulento:

Re> 4000
‘alta velocidade
O fluxo é caracterizado pelo movimento irregular de partículas do fluido.
O movimento médio está na direção do fluxo
O perfil de velocidade do fluxo para turbulência é bastante plano através da seção central de um tubo e cai rapidamente extremamente perto das paredes.
A velocidade média do fluxo é aproximadamente igual à velocidade no centro do tubo.
A análise matemática é muito difícil.
Tipo mais comum de fluxo .

Velocidade média Vavg é definida como a velocidade média através de uma seção transversal. Para um fluxo laminar de tubo totalmente desenvolvido, o Vavg é metade da velocidade máxima.

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