Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-24T18:23:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266969.pdf: 26600994 bytes, checksum: 8dffc317975a25dd4cc0d78fda8738f2 (MD5) / Revisamos brevemente o fenômeno da condensação de Bose-Einstein em poços simples e duplos e a utilização da aproximação de dois modos para descrever os condensados duplos espaciais. Usando a aproximação de dois modos para descrever o duplo condensado espacial encontramos a hamiltoniana semi-clássica que descreve o sistema seguindo dois caminhos distintos de obtenção da descrição semi-clássica, campo médio e segunda quantização, e notamos a consistência entre os resultados encontrados. Analisamos detalhadamente o comportamento da superfície hamiltoniana semi-clássica ao serem variados, independentemente, as magnitudes de cada um dos três parâmetros nela presentes. Notamos que o forçamento periódico do parâmetro de tunelamento de um corpo da hamiltoniana por um tempo determinado possibilita modificar de modo controlado o regime dinâmico em que o sistema se encontra. Isso abre as portas para o controle de população em cada um dos poços de uma armadilha de duplo poço. Finalmente, em uma analogia com um pêndulo de pivô verticalmente forçado, apresentamos a hamiltoniana média resultante do forçamento periódico a altas freqüências do termo de tunelamento de um corpo, resultado este válido somente para os regimes dinâmicos em que a diferença de população é muito pequena.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:40:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 296885.pdf: 40572193 bytes, checksum: 8f28a3ccae701693f9214b6d17b6597d (MD5) / Condensadores constituídos de microcanais são considerados uma boa solução tecnológica em resposta à crescente demanda por sistemas compactos, que garantam a redução de custos de materiais e o uso de menor quantidade de fluidos refrigerantes. O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento termo-hidráulico da condensação convectiva do R-134a no interior de oito microcanais paralelos, arranjados horizontalmente, com diâmetros de 0,8 mm. O comportamento do coeficiente de transferência de calor por convencção, h, e da queda de pressão por atrito, obtidos experimentalmente, é analisado em função de diferentes variáveis, como título de vapor, xv, fluxo de calor, q'', velocidade mássica, G, e temperatura do fluido, Tf. As condições de teste são as seguintes: 0,55 < xv < 1; 7,3 bar < p < 9,7 bar; 28 oC < Tf < 38oC; 17 kW.m-2 < q'' < 53 kW.m-2 e 230 kg.m-2.s-1 < G < 445 kg.m-2.s-1. O resfriamento da superfície de condensação é obtido por meio de três resfriadores do tipo Peltier (RPs), cuja calibração é considerada uma inovação do presente trabalho. Os resultados mostram que o título de vapor, o fluxo de calor e a velocidade mássica exercem importante influência sobre o h, enquanto que a queda de pressão por atrito é função direta da velocidade mássica e da temperatura do escoamento. Uma conclusão importante do trabalho é que a queda de pressão em microcanais é bem estimada com o uso de formulações desenvolvidas para escoamentos bifásicos adiabáticos em canais de grandes diâmetros. Já para a transferência de calor, os resultados mostram que a previsão dos h's requerem modelos semi-empíricos ou correlações para escoamentos em condensação no interior de microcanais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T12:22:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289241.pdf: 7608137 bytes, checksum: 99e5778b064be3a7c5a669b34581c05f (MD5) / Torres de resfriamento são bastante empregadas para o arrefecimento da água proveniente de processos industriais devido ao seu baixo custo e a alta eficiência de troca térmica. Em refinarias, comumente se utiliza torres de resfriamento em circuito aberto, denominadas torres úmidas, onde o ar na temperatura ambiente é insuflado contra a água quente, resfriando-a. Este resfriamento ocorre através da troca de calor por convecção e por evaporação de parte da água. Neste processo de evaporação, uma parte da água é perdida (2 a 5%), sendo reposta no sistema através da retirada de água da bacia hidrográfica próxima à refinaria. Devido ao crescimento da população próximo as refinarias e à tendência de um maior rigor da legislação ambiental em relação ao uso de recursos naturais, a retirada da água para uso na refinaria se torna um problema econômico e ambiental. O objetivo deste trabalho é obter uma bancada de umidificação e desumidificação de ar para ser utilizada em estudos de processos térmicos para recuperação de água do ar úmido, em condições semelhantes às encontradas nas refinarias. A bancada é composta por uma torre de umidificação e uma seção de teste de desumidificação. A torre de umidificação apresenta sistemas de medição e controle de vazão de ar, da temperatura e da vazão de água quente, assim como sistemas de medição de temperaturas da água fria e do ar (bulbo seco e úmido). A seção de teste de desumidificação por resfriamento conta com sistemas de controle e medição de vazão de ar e água gelada, da temperatura da placa e temperaturas de bulbo seco e úmido do ar. A bancada possibilitou o estudo do processo de desumidificação do ar em uma superfície plana simples de alumínio, que não recebeu nenhum tratamento superficial e que representa um caso referência. Os dados experimentais mostraram que é possível, através da condensação e recolhimento da água condensada, recuperar 9% da água que é perdida por evaporação em torres de resfriamento. Melhores desempenhos são esperados para superfícies melhoradas, objeto de pesquisas experimentais que empregarão o aparato desenvolvido nesta dissertação. No caso da Replan, o recolhimento de 9% dá água evaporada equivale ao consumo de uma cidade de aproximadamente 20.000 habitantes. Um modelo matemático de torre de resfriamento contra-corrente foi implementado no software EES para comparação com os dados experimentais. A construção da bancada experimental foi financiada pelo convênio entre a Petrobras e o Labtucal no contexto do projeto entitulado "Desenvolvimento de Processos e Equipamentos para Conservação de Recursos Hídricos em Refinarias - Hidriter".

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299088.pdf: 2047719 bytes, checksum: 24983f5b1f49938e03f3cf33d36becdb (MD5) / O presente trabalho visa estudar os aspectos fundamentais da aplicação de uma placa refrigerada, fixa na saída das bocas das torres de resfriamento empregadas em plantas industriais, para desumidificação do ar. Ar umedecido é subproduto resultante do resfriamento da água empregada nos processos industriais. A condensação de vapor de água na presença de gases não condensáveis é investigada para superfícies sujeitas a fluxos ascendentes em escoamento livre, em contra corrente ao escoamento do filme condensado. Os comportamentos das taxas de transferência de calor e taxas de condensação obtidas experimentalmente são analisados em função das variáveis: concentração de gases não condensáveis para a mistura a ser condensada, temperatura de parede, ângulo de inclinação da superfície condensadora, material e geometria da placa condensadora. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com o modelo matemático de Nusselt, para condensação de vapor puro, e com o modelo de Rose, para condensação de vapor na presença de gases não condensáveis. Os resultados mostram que as condições físicas do escoamento exercem influência dominante na taxa de transferência de calor, tanto na situação de vapor puro quanto na presença de gases não condensáveis. Neste caso, para uma dada condição de mistura, a diferença na transferência de calor entre o caso com vapor puro e com gases não condensáveis foi de 15%, enquanto para a situação de mistura estagnada seria de 50% / This work aims the study of fundamental aspects of the application of cooling surfaces in the outlet air humid stream of cooling towers, with the purpose to remove moisture. Vapor was released to the air during the cooling of industrial hot water. The condensation of water vapor in the presence of noncondensable gases is studied for cooling surfaces facing downward under free vertical flow in counter current with the condensation film. The behavior of the heat transfer rates experimentally obtained are analyzed from the point of view of the parameters: noncondensable gas concentration, surface temperature and inclination, material and geometry of the surface. The results were compared with the Nusselt mathematical model, for pure vapor condensation, and with Rose model for condensation in the presence of noncondensable gases. The results showed that the physical characteristics of the flow exert dominant influence in the heat transfer rates both in the pure vapor and in the presence of noncondensable gases. In this case, for the same condition, the difference in the heat transfer between the pure vapor case and with the presence of noncondensable case were around 15% while in stagnant mixture condition would be around 50%.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-21T20:46:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T19:40:32Z : No. of bitstreams: 1 205193.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Aplicação de um método analítico não perturbativo, conhecido como a expansão d linear desenvolvido para resolver problemas em teoria quântica de campos, para tratar dois problemas pertencentes à física da matéria condensada. É feita a estensão do cálculo do desvio da temperatura crítica de um gás de Bose homogêneo, diluído e fracamente interagente até a ordem d4, e também, é mostrado como o método deve ser implementado para se calcularem os expoentes críticos h e n em teorias escalares (f4) tridimensionais. A prescrição é ilustrada através de um cálculo explícito até a ordem d2.

[pt] A produtividade de poços produtores de gás, que operam com pressões de fundo inferiores à pressão de orvalho, é afetada pelo aparecimento da saturação de líquido em seus entornos. Para entender esse fenômeno, conhecido como bloqueio por condensado, os simuladores em escala de poros são ferramentas úteis na investigação dos parâmetros que influenciam na quantidade e na distribuição da saturação de condensado, assim como seus efeitos na redução do fluxo de gás. Esse trabalho apresenta um modelo de rede de capilares composicional e isotérmico para o estudo do escoamento de gás retrógrado em meios porosos. Forças capilares e gravitacionais não foram consideradas. O escoamento monofásico é comutado para bifásico de padrão anular quando a pressão e a composição do fluido atingem um critério de estabilidade. O método de Newton é aplicado para resolver as equações de fluxo e consistência dos volumes e calcular o transporte de cada um dos componentes ao longo da rede. As propriedades do fluido e o comportamento do escoamento foram testadas contra os resultados de um simulador termodinâmico comercial e soluções analíticas, respectivamente. Após validação, o simulador foi utilizado para obter curvas de permeabilidade relativa gás-líquido através da despressurização de uma rede 2D e alguns resultados são discutidos. / [en] Gas well deliverability in retrograde gas reservoirs is affected by the appearance of liquid saturation around the wellbore when the bottom-hole pressure is below the dew point. Pore-scale simulators are used to model this phenomenon, known as condensate blockage, and to investigate parameters that ifluence the amount and the distribution of condensate saturation, as well as how it chokes the gas flow. Here, a fully-implicit isothermal compositional pore-scale network model is presented for retrograde gas flow in porous media. Capillary and gravitational forces are neglected. The model shifts from single-phase flow to annular flow regime when the pressure and the fluid composition reach a stability criteria. Newton s method is applied on flow and volume consistency equations to calculate the transport of each component through the network. Fluid properties and flow behavior were tested against a commercial thermodynamic simulator and analytical solutions respectively. After validation, the simulator was used to predict gas-liquid relative permeability from a depletion process in a 2D network and some results are discussed.

[pt] Apresenta-se a formulação de um modelo isoparamétrico para a análise de viga tridimensional por elementos finitos que inclui a cinemática de deformação axial, de flexão, de torção e do empenamento da seção reta. A geometria do elemento e o campo de deslocamentos são aproximados, na direção longitudinal, por funções cúbicas de interpolação definidas na linha central. O elemento possui três graus-de-liberdade de translação e um grau-de-liberdade de rotação em torno do eixo axial da viga que permitem representar as deformações lineares longitudinais e de cisalhamento devidas aos esforços axiais, de flexão e de torção na viga. Além destes um número de graus-de-liberdade generalizados é utilizado na representação do estado de deformações resultante do empenamento da seção reta. Condições de compatibilidade dos deslocamentos entre elementos contíguos ou entre um elemento e uma parede rígida são obtidas através de um procedimento de penalização na expressão da energia de deformação. A condensação estática dos graus-de-liberdade generalizados na matriz de rigidez do elemento permite reduzir o desenvolvimento a uma formulação com quatro graus-de-liberdade por nó. A formulação foi implementada e resultados numéricos são utilizados para ilustrar as características do elemento em representar análises típicas de engenharia com vigas. / [en] The formulation of a three-dimension isoparametric beam elemento model that includes kinematics of axial, bending, torsional and warping displacements is presented. The element geometry and displacement fields are approximated using cubic interpolation functions along the element lenght coordinate, on the beam center axis. The displacements are represented by three translation and one rotation degrees-of-freedom, that account for linear and shear strains, and a number of generalized degrees-of-freedom to represent strains in the beam due to cross-section warping. Continuity conditions between adjoining element and between an element and a rigid wall are achieved by using rotation compatibility conditions at the common node. These are obtained with a penalty procedure added to the element strain energy. Static condensation of the generalized degrees-of-freedom is performed in the element stiffness matrix such the formulation results into a four degree-of-freedom per node element. The formulation has been implemented and some sample analysis results are furnished to illustrate the element capabilities in handling typical engineering beam analyses.