Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T00:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_CarlosAlexandredos_M.pdf: 8099685 bytes, checksum: 057758332ab5622072aab31f5866c60a (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A estrutura, e consequentemente as propriedades de uma peça fundida, dependem das condições térmicas durante a solidificação, ou mais precisamente das taxas de resmamento, que por sua vez dependem das resistências térmicas metal/molde e molde/ambiente. O objetivo principal deste trabalho consiste na análise do processo de solidificação através de ferramentas matemáticas e, por meio de um confronto teórico/experimental de perfis de temperatura, caracterizar o fenômeno de transferência de calor nas interfaces metal/molde e molde/ambiente. Na análise experimental, utilizaram-se sistemas que permitiram a retirada de calor na forma unidimensional e bidimensional, utilizando-se como liga de trabalho Sn 10% Pb e moldes de aço e cobre com diferentes espessuras e acabamento de usinagem convencional em suas paredes internas. Os perfis de temperaturas gerados foram confrontados com os perfis simulados através de um modelo numérico de diferenças finitas, determinando assim a variação das condutâncias térmicas nas interfaces. Obtidos os valores dos coeficientes de transferência de calor das interfaces em questão, aplicou-se o modelo na simulação da solidificaçãode peças de geometria simples sob a condição simultânea de diferentes taxas de retirada de calor em direções distintas, confrontando os resultados simulados com os experimentais, demostrando, desta forma, a eficiência e maleabilidade do modelo utilizado / Abstract: The microstructure and properties of castings depend on cooling conditions during solidification,or more precisely, on cooling rates and consequently on the thermal resistance of metal/mould and mould/environment interfaces. The main objective of this work consists on analysing the solidification process by using mathematical tools, and on the characterisation of heat flow at these interfaces by fitting experimental and simulated temperature profiles. The experiments were carried out in unidirectional and bidimensional conditions, by using Sn 10% Pb as the standard material, and copper and steel moulds with variable thickness. The experimental temperature profiles were fitted to those simulated by a numerical model based on a Finite Difference Technique, and the variations of interface heat transfer coefficients were determined. By using these heat transfer coefficients simulations were performed by the numerical model in order to predict the progress of solidification under conditions of different directional cooling rates. The model has proved to be efficient and versatile / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Alberto Luiz de Andrade, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-19T19:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luporini_Samuel_D.pdf: 7504331 bytes, checksum: 6498701ffdd6484da7bd8558125f44e1 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O presente trabalho desenvolve uma modelagem matemática para regeneradores de calor de leito fixo, considerado o efeito da condução intrapartícula, o equilíbrio cíclico e os escoamentos unidirecional e contracorrente. As equações referentes ao modelo foram resolvidas numericamente, utilizando o método da diferença central juntamente com o método de Crank-Nicholson. Também foi obtida uma solução analítica, na qual determina-se o perfil radial da partícula um função da temperatura da superfície sendo esta calculada utilizando-se diretamente a temperatura do gás medida experimentalmente. Através destas soluções foi possível determinar o coeficiente de transferência de calor convectivo, no equilíbrio cíclico, através de dois métodos distintos, proporcionando a obtenção de correlações, as quais foram comparadas com outras existentes na literatura. Um equipamento experimental foi construído de maneira a proporcionar a obtenção de dados, sendo a aquisição efetuada via micromcomputador e também manualmente. Os programas de computador para o monitoramento e aquisição de dados de temperatura foram desenvolvidos na linguagem C. Foi utilizado um microcomputador PC-XT, uma placa de aquisição de dados analógica-digital-analógica, a qual permite a entrada de dados de temperaturas e sinais de saída digital para acionamentos de termopares e relé, um medidor de temperaturas ligado as termopares ao longo do regenerador, e circuitos eletrônicos de amplificação e acionamento ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Not informed. / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Carlos Teofilo Salinas Sedano, Kamal Abdel Radi Ismail / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:57:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RaqueldaCunhaRibeiroda_D.pdf: 3855986 bytes, checksum: dc3f065365a2224c57128ddbedffab68 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O fenômeno de formação de frost é encontrado em muitas aplicações comerciais e industriais de baixa temperatura. A camada de gelo que se forma em uma superfície fria cresce ao longo do tempo, tornando-se mais densa e por este motivo, a formação de frost em equipamentos é responsável pela queda no seu desempenho. O processo de formação de frost é um fenômeno transiente e complicado de avaliar, no qual os processos de transferência de calor e de massa ocorrem simultaneamente em um meio poroso. Neste trabalho apresentam-se medições experimentais da espessura de frost ao redor de cada um dos tubos de um arranjo triangular de cilindros verticais, realiza-se a estimação experimental de uma correlação empírica para a obtenção do número de Nusselt Global sobre o arranjo de tubos com formação de frost baseada nas medições experimentais feita numa seção de teste no interior de um túnel de vento do Laboratório de Armazenamento térmico e tubos de Calor da FEM. Para verificação é feita a estimação de uma correlação empírica para o Número de Nusselt Local em cada cilindro baseado em dados empíricos da literatura e um procedimento inverso de aproximação sucessiva utilizando a solução numérica unidimensional que simula o problema direto de formação de frost em geometria cilíndrica. O mesmo procedimento utilizando os dados experimentais deste trabalho. Encontra-se que os valores dos Números de Nusselt para as duas formas de estimação tem boa concordância. Comparações dos resultados numéricos e experimentais são realizadas e mostra-se boa concordância dos resultados das simulações numéricas para o crescimento da camada de frost utilizando ambas as correlações empíricas / Abstract: In practice, it is found the phenomenon of frost formation in a lot of commercial and industrial refrigeration applications. The layer of ice that it is formed in a cold surface grows over time, becoming more dense and bigger, and for that reason, this formation of frost in refrigeration equipment is responsible for performance decrease in this equipment. The formation of frost is a complicated and transient process, where different process of heat transfer and mass occurs simultaneously in a porous and fine layer. The convective and mass diffusive coefficients are difficult to determinate in fact of the complex physic phenomenon and the variation of the different properties that occurs over time like velocity, temperature, humidity and the geometry of this problem himself. In this work some experimental results of the frost thickness around every cylinder in a triangular arrangement of vertical cylinders are presented, an estimated experimental correlation in order to find Nusselt Global number in this triangular arrangement of cylinders is presented. This correlation is based in the experimental measurements in a wind tunnel situated in the Laboratory of Thermal storage and Fluids in FEM. In order to verify this correlation, another empiric correlation have been estimated in order to find the Nusselt number Global and Local in each cylinder. In this case, it is used data reported in the literature and an inverse method that approximates the numerical solution in one dimension that simulates this problem in cylindrical frost formation geometry. Then the same procedure has been made using the experimental results founded in this work. The different results of the two different correlations have an acceptable concordance. Different comparisons of the numerical and experimental results have been made for the frost growth always validating the results with the numerical simulations of the frost growth using both of the empirical correlations and comparing them with the experimental results that have been founded in this work and with other experimental results founded in the literature / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Maria Frattini Fileti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T02:40:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_StellaForganesdeGodoy_M.pdf: 2742507 bytes, checksum: a2cd6bf18b9859966ac846d9d5939a21 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O processo de polimerização em emulsão é um processo industrialmente importante para a produção de polímeros com diversos tipos de aplicações. Existe um grande interesse industrial para a obtenção de teor de sólidos mais altos, pois assim otimiza-se o volume do reator para o mesmo tempo de reação, reduz-se espaço de armazenagem do produto acabado bem como custos com transporte ao consumidor final. Porém, para obtenção de polímeros com alta concentração de sólidos, a dificuldade de estabilização da emulsão, viscosidade mais alta e formação de resíduos (coágulos) geram limitações no processo, interferindo na segurança da reação. Para este trabalho foi escolhida a copolimerização em emulsão de estireno-butadieno devido à sua importância industrial bem como às propriedades relevantes para aspectos de segurança industrial. O objetivo foi estudar as influências do aumento de teor de sólidos nas propriedades da emulsão estireno-butadieno em processo semi-contínuo que afetam a segurança da reação. Primeiramente foi encontrado na literatura um modelo já validado para a copolimerização em emulsão estireno-butadieno em processo semi-contínuo como base para realizar as simulações nos software Aspen Polymers® para as análises das propriedades e comportamento exotérmico da emulsão. O teor de sólidos na emulsão estireno-butadieno foi aumentado, reduzindo gradativamente a água da formulação e mantendo a proporcionalidade entre as demais matérias-primas variando dos originais 48,4 % para 65,1 % em que toda a água da pré-emulsão foi eliminada. As propriedades finais da emulsão apresentaram resultados esperados conforme embasamento teórico abordado: a massa específica, a viscosidade, massa molar média e diâmetro de partícula aumentaram com o aumento do teor de sólidos e a polidispersidade, a temperatura de transição vítrea, o calor específico e a condutividade térmica diminuíram. A taxa de remoção de calor da reação e a temperatura da reação sob condições adiabáticas em possíveis cenários de descontrole de reação foram consideradas para a segurança do processo aumentando significativamente com o aumento do teor de sólidos e indicando presença de monômeros não reagidos ao final do tempo de reação de 10 horas. A análise de sensibilidade do modelo foi realizada variando a temperatura do processo em diferentes concentrações de produto final com o intuito de aumentar o rendimento da reação. Para cada alteração realizada, as variações das propriedades do produto foram analisadas em detalhe para verificar modificações no produto final. O melhor ponto de trabalho encontrado no estudo foi à concentração de 60 % à temperatura de reação de 78°C em que os resultados demonstraram que pequenas alterações no processo podem ser suficientes para garantir a segurança do processo, a qualidade do produto final com altos rendimentos / Abstract: The emulsion polymerization process is a very important process to the industry in the production of polymers with a wide range of applications. There is a large industrial interest to obtain higher solid content polymers in order to optimize the reactor capacity with the same time of reaction, reducing the storage area and transportation to the final costumer. However, to obtain polymers with high solid contents, the difficulties with the stabilization of the emulsion, the higher viscosity and formation of residues (clots) generate limitations in the process, interfering in the safety of reaction. To this paperwork was chosen the styrene-butadiene emulsion copolymerization because of their industrial importance as well as the relevant properties for industrial safety aspects. The objective was to study the influences of the increased solids content in the properties of the styrene butadiene emulsion in a semi-continuous process that affect the safety of the emulsion copolymerization reaction. First of all, was found in the literature a model already validated to the styrene butadiene emulsion copolymerization in a semi-continuous process. This model was used as a base to perform simulations in the Aspen Polymers® software in order to examine the exothermic properties and the behavior of the emulsion. The solid content in the styrene-butadiene emulsion was increased gradually reducing the water of the formulation and maintaining proportionality between the other raw materials ranged from the original 48.4 % to 65.1 % where all water from the pre-emulsion was removed. The final properties of the emulsion had expected results as discussed on theoretical basis: the specific mass, viscosity, molecular weight and particle diameter enlarged with the increasing of solid content and polidispersity, the glass transition temperature, the specific heat and the thermal conductivity decreased. The reaction heat removal rate and the reaction temperature under adiabatic conditions in scenarios of possible runaway reaction were considered for the safety of the process, increasing significantly with the rise of solid content and indicating the presence of unreacted monomers at the end of the reaction time of 10 hours. The analysis of the sensitivity of the model was performed by changing the processing temperature of the final product in different concentrations in order to increase the reaction yield. For each change made, variations of product properties were analyzed in detail to verify changes in the final product. The best working point found in this study was 60 % of solids content at 78°C reaction temperature. The results demonstrated that small changes in process may be sufficient to ensure the safety of the process and the quality of the final product with high yields / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestra em Engenharia Química

Orientadores: Vivaldo Silveira Junior, Javier Telis Romero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:31:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bernardi_Marina_M.pdf: 337845 bytes, checksum: b22d2f1ecde63498948bfd0748a26993 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho são apresentadas a hidrodinâmica e a transferência de calor no escoamento de ovo líquido integral através de dutos com paredes corrugadas, simulando trocadores de calor a placas. A condição de contorno admitida foi a de temperatura da parede constante durante o aquecimento do fluido. A reologia do ovo integral foi determinada experimentalmente em uma ampla faixa de temperaturas (289 ¿ 335K). O ovo apresentou comportamento reológico dependente do tempo, o qual foi explorado neste trabalho. Para os estudos da perda de carga e transferência de calor objetivando o dimensionamento correto de tubulações e equipamentos destinados ao transporte e processamento de fluidos tixotrópicos os parâmetros reológicos independentes do tempo foram empregados. O modelo de Ostwald-De Waelle foi ajustado às curvas reológicas experimentais desconsiderando a dependência do tempo. Foram realizadas medidas experimentais de perda de carga para a determinação do fator de atrito em função de um número de Reynolds generalizado, cujos resultados foram empregados para determinação dos parâmetros geométricos x e u para o regime laminar e dos parâmetros P1 e P2 para o regime turbulento. Esses parâmetros geométricos foram utilizados para correlacionar os coeficientes de transferência de calor convectivos experimentais com as propriedades físicas do fluido, resultando em equações formato clássico, Nusselt=Nu(Reg,Prg) / Abstract: At this work are showed the heat transference and hydrodynamics of liquid egg flow between ducts with corrugated walls, simulating plate heat exchangers. The contour conditions admitted was the constant temperature in the walls during the fluid heating. The whole egg rheology was experimentally determinated in a extend temperature range (289 ¿ 335K). The egg rheology behavior was time dependent, which was explored at the present work. However, to study the loss of load and heat transference this time dependence behavior was not considerated, because, according to Skelland, the correct sizing of equipments and tubings used to tixotropic fluid transport and processing must be done using time independent rheologic parameters. The Ostwald-De Waelle model was adjusted at the experimental rheologycal curves disrespecting the time dependence. It was realized experimental determinations of loss of load to determination of Fanning factor in function of Reynolds generalized number, and the results was used to determination of x and u geometrics parameters to laminar flow and P1 and P2 to turbulent flow. These geometrics parameters were used to correlated the experimental heat transference coefficient with the fluid physic properties resulting in equations on the classic format, Nusselt=Nu(Reg,Prg) / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-14T16:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_IvanNovilleRochaCorrea_M.pdf: 2854489 bytes, checksum: fec392ec12651861ca4547ea5ce279c9 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O presente trabalho tem por objetivo central a medição experimental do coeficiente de transferência de calor bifásico no padrão gás-líquido horizontal intermitente, por ser este um padrão muito comum nas operações de produção de petróleo. Para alcançar esse objetivo, foi construído um aparato experimental consistindo de uma seção de testes alimentada por uma mistura pré-aquecida de ar e água, a diferentes pares de vazões e temperaturas de entrada. Para realizar a troca térmica, o tubo foi circundado por uma jaqueta de água gelada submetida a diversas vazões e temperaturas de entrada, formando, com o tubo central, uma seção de troca térmica de correntes paralelas. A metodologia experimental consistiu em medir a taxa de transferência de calor do fluido interno para o fluido externo e, a partir da diferença média de temperatura entre o fluido quente e a parede, determinar o coeficiente de transferência de calor entre o fluido quente e a parede, para cada elenco de condições de operação. O procedimento foi realizado tanto para os ensaios em escoamento monofásico como para o escoamento bifásico. Os resultados para o coeficiente de transferência de calor do fluido quente foram comparados às correlações e aos modelos existentes e apresentaram resultados satisfatórios. / Abstract: The main objective of the present work is the experimental measurement of the two-phase heat transfer coefficient in the intermittent horizontal gas-liquid flow pattern. This flow pattern is very common in oil production pipelines. In order to reach this objective, an experimental apparatus was built, consisting of a test section fed with an air-water mixture pre-heated at different pairs of inlet flow rates and temperatures. In order to realize the heat transfer, the pipe was surrounded by a jacket containing cold water under various inlet flow rates and temperatures, forming with the central pipe a heat transfer section of parallel current. The experimental methodology consisted of measuring the heat transfer rate from the internal to the external fluid, and from the average difference of the temperature between the hot fluid and the pipe wall, determine the heat transfer coefficient between the hot fluid and the pipe wall for each cast of operating condition. The procedure was carried through for both single phase and two-phase tests. The results of the heat transfer coefficients between the hot fluid were compared with some correlations and existing models and presented satisfactory results. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo