Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T17:24:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nitz_Marcello_D.pdf: 15161394 bytes, checksum: 9df0e832ac9d2f50417fc4a6f39efe86 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivos principais analisar as operações de secagem e recobrimento desenvolvidas em leito pulso-fluidizado. Estudos fluidodinâmicos realizados com feijão, trigo e peneira molecular permitiram a comparação desta técnica com a fluidização convencional, principalmente no que concerne à queda de pressão no leito e às variáveis que a influenciam. Para todos os casos, a queda de pressão mostrou uma relação de dependência com a velocidade superficial do gás semelhante àquela que se verifica nos equipamentos de fluidização convencional. Ensaios de secagem com os mesmos materiais permitiram estudar o nível de influência das variáveis operacionais, como vazão e temperatura do ar, freqüência de pulsação do leito e carga de material processado, nos resultados obtidos. Trigo e feijão são materiais cuja secagem é limitada pela difusão da umidade. Para eles, a intermitência da corrente gasosa proporcionada pela pulsação não influenciou a cinética da secagem. As curvas de secagem de feijão com regime pulsante e com fluidização convencional ficaram praticamente sobrepostas. A peneira molecular, por sua vez, apresenta um período inicial de secagem com velocidade constante. Nessa fase em que a remoção da umidade é controlada pela evaporação superficial, a fluidização convencional apresentou taxa de secagem maior do que no regime pulsante. Comparando-se condições de fluidização pulsante entre si, percebeu-se influência da freqüência de pulsação, da temperatura do ar e da vazão de gás sobre a velocidade de secagem. No que diz respeito à operação de recobrimento, grânulos contendo o fármaco teofilina foram revestidos com uma suspensão comercial à base de polivinilacetato produzida pela BASF, chamada Kollicoat. A película formada por esse polímero tem a característica de oferecer uma barreira à liberação da droga, com permeabilidade independente do pH. Seguindo um planejamento fatorial completo, a velocidade de liberação da teofilina foi analisada em função do diâmetro da partícula, da vazão de suspensão empregada nos ensaios, da freqüência de pulsação do leito e do tempo de atomização. Todas as variáveis mostraram efeito significativo sobre o perfil de liberação - a freqüência em menor grau. Foi possível obter modelos empíricos que relacionam o teor de droga liberada em função das variáveis independentes citadas / Abstract: The present work aimed to study the coating and drying operations perfonned in a pulsedfluid bed piece of equipment. Based on fluid-dynamic studies perfonned with beans, wheat and molecular sieves, comparisons could be made between conventional and pulsed fluidization, focusing on values of pressure drop and the variables that might affect it. The graphical profile of the relation between pressure drop and the superficial velocity of the gas resembles that of ordinary fluidization. Drying tests were perfonned with the same materials. Drying kinetics analysis showed the influences of airflow rate, inlet temperature of air and frequency of pulsation on the drying rate of beans, wheat and molecular sieves. Wheat and beans are material whose rate of drying is controlled by the internal movement of water. The molecular sieves, on the other hand, are porous materiaIs and their drying rate is limited by the moisture surface evaporation. For beans and wheat, the frequency of pulsation did not affect the drying rate. For these two materials, the intermittence provided by the pulsed flow did not affect the moisture removal rate. Drying of beans was also perfonned under conventional fluidization and the drying curve was quite the same as the one obtained with pulsed fluidization in the same temperature. The molecular sieve presents a first period of constant drying rate. As a consequence, conventional fluidization presented a higher drying rate than the one achieved with pulsed flow. Comparisons among different pulsed fluidization conditions showed that frequency, temperature and airflow rate exerted influence on the drying rate. As far as coating is concerned, granules with the theophylline drug were coated with a commercial suspension called Kollicoat, manufactured by BASF, which consists of polyvinylacetate. The film provided by this polymer offers a pH-independent barrier for mass transporto Following a full factorial design, the influences of particle diameter, suspension flow rate, pulsation frequency and atomizing time on the in vitro drug release rate were analyzed. All variables showed some influence on the drug release profile. However, the influence of frequency was subtle. Empirical models and response surfaces were obtained to relate the process variables to the drug release profiles / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - UniversidadeEstadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T02:54:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muniz_LuisAntonioRezende_M.pdf: 2357909 bytes, checksum: 7678d1c7710caeda5b922b69db1750fe (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho é feito um estudo do método dos volumes finitos, no que se refere às suas características e particularidades. É feita uma abordagem rigorosa para a condição de simetria e faz-se uma comparação com o procedimento convencional. É feita uma análise de diversos esquemas de interpolação, através de simulações e aponta-se o melhor entre eles, para o caso em consideração. O problema físico em questão é o desenvolvimento da camada limite na região de entrada de tubos de seção transversal circular, para escoamento em regime laminar. São obtidos os comprimentos de entrada para uma vasta faixa de números de Reynolds, porem mantido em escoamento laminar. Os resultados obtidos são comparados com o de outros autores. São propostas algumas correlações para se obter o comprimento de entrada em função do número de Reynolds, provando-se a não validade das diversas correlações lineares propostas. um método de otimização (COMPLEX) é utilizado para a determinação dos parâmetros da malha a ser utilizada / Abstract: In this work is done a study of the Finite Volume Method, concerning about its characteristics and particularities. A rigorous approach is done for the symmetry conditions. A comparison between this procedure and the conventional one is done. The physic problem is the development of the boundary layer in the entrance region of tubes with circular cross sections, in laminar flow. The entry length are obtained for a large range of Reynolds numbers, sustained in laminar flow. The results are compared with other workers. Some correlations are proposed in order to correlate the entry length to Reynolds numbers, and it proves that the correlations are non linear. An optimization method (COMPLES) is taken in the parameters determination for the grid used. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Antonio Claudio de França Correa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T06:13:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferroni_JoseGeraldo_M.pdf: 18599921 bytes, checksum: 5fe887fcfb5868fd7a9ea9b816fce18f (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Foi desenvolvida neste trabalho um procedimento para o monitoramento das concentrações efluentes de traçadores radioativos em poços produtores, considerando testes de injeção do tipo poço a poço e deslocamento tipo pistão de fluidos nos reservatórios. O modelamento do transporte de tais substâncias em meios porosos considera a superposição dos efeitos de convecção e de dispersão hidrodinâmica. Com relação ao mecanismo de transporte, foi empregada a Equação do Traçador desenvolvida por Abbaszadeh-Dehghani & Brigham, 1982. Os parâmetros convectivos e dispersivos do transporte utilizados nessa equação foram obtidos a partir da aplicação do Método da Integral de Contorno (BIM) aos sistemas estudados. Apesar de se ter considerado apenas padrões de injeção uniformes, o emprego do BIM possibilita a análise de geometrias mais genéricas, desde que mantidas as demais hipóteses consideradas no presente trabalho. As curvas de concentração, para os diferentes casos analisados e referentes à razão de mobilidade unitária, foram validadas com base no trabalho de Abbaszadeh-Dehghani & Brigham, 1982, o qual considera soluções analíticas para a derivação dos parâmetros convectivos e dispersivos do transporte. Os casos de razões de mobilidade (M) diferentes de 1 foram discutidos através da consideração de uma região global composta por duas regiões com mobilidades distintas. Por fIm, vale ressaltar que o modelo desenvolvido ainda possibilita a consideração dos efeitos de adsorção e de decaimento radioativo por meio de sua posterior superposição aos resultados previamente obtidos / Abstract: This work describes a method for estimating the effluent concentrations of radioactive tracers in production wells, considering well to well injection tests and piston-like displacements of fluids in the reservoir. The model for tracer transportation takes into account effects of convection and hydrodynamic dispersion. With respect to the model for tracer transportation, it was employed the Tracer Equation developed by Abbaszadeh-Dehghani& Brigham, 1982. The required convection and dispersion transport parameters were obtained by the use of the Boundary Integral Equation (BIM), with application to both direct and altemate line-drive pattems. Although only uniform injection patterns have been studied, the employment of the BIM can be extended to other geometries, keeping the same assumptions made in this work. For the cases analysed, considering unit mobility ratio, the concentration curves obtained were validated against the work of Abbaszadeh-Dehghani & Brigham, 1982, which considered analytical solutions for obtaining the convection and dispersion transport terms. The cases of non-unity mobility ratio were discussed through the assumption of a global domain composed of two zones with different mobilities. Finally, the model also makes possible the inclusion of both adsorption and radioactive decay phenomena by superposing such effects on the the results previously obtained. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Fernando de Almeida França / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T13:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bolonhini_EdsonHenrique_M.pdf: 17909508 bytes, checksum: 870741e62cc424c6a189be3da8f6c097 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: o objetivo deste trabalho é estudar a geometria de interface e a perda de carga em escoamentos horizontais estratificados e anulares. Escoamentos ondulados com e sem presença de dispersão e deposição de gotas líquidas foram analisados. O fenômeno foi experimentado em laboratório, utilizando-se ar e água como fluidos de trabalho. Os efeitos do processo de dispersão e deposição de gotas é levado em consideração na formulação do problema. São propostas correlações para perímetro molhado e para comprimento da interface, bem como para a tensão de cisalhamento na interface e tensão de cisalhamento na fase líquida junto à parede da tubulação. É sugerido um procedimento de cálculos para a previsão simultânea de gradiente de pressão e fração de vazio. Os resultados calculados são comparados com dados experimentais próprios e outros da literatura / Abstract: This work was developed with the purpose of studying the interfacial geometry and pressure drop in stratitied and annular horizontal flows. Droplet and non-droplet wavy flows were investigated. Experimental data were obtained in laboratory by using air and water as working fluids. Droplet process effects were considered in the modeling of the problem. Correlations predicting the wet wall fraction and the interfacial length, as well interfacial and liquid shear stresses, were proposed. A procedure to simultaneously predict the pressure drop and the void fraction was sugested. Numerical results were compared with the present experimental measurements and literature data / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientadores: Fernando de Almeida França, Eugenio Spano Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_SilvioGoncalves_D.pdf: 15997208 bytes, checksum: de091564ff970a5c9a5d0fa2bda4be5c (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho visa o estudo experimental e a simulação numérica de escoamentos bifásicos. O Modelo de Dois Fluidos é usado para simular o escoamento com simetria . axial de misturas água-ar em padrão de bolhas através de um tubo circular e de bocais convergentes. Os principais objetivos são os de investigar os mecanismos que promovem a distribuição radial das fases e o de aprimorar o conhecimento sobre as forças interfaciais. As Equações Constitutivas usadas para obter o fechamento do modelo representam as forças interfaciais de arrasto, massa virtual, pressão interfacial, sustentação lateral e a força de parede. Uma extensão do modelo de turbulência k-'épsilon¿. para escoamentos bifásicos, que considera a turbulência induzida pela passagem das bolhas, é implementada para expressar os efeitos da turbulência da fase líquida. As equações diferenciais médio-temporais que formam o modelo de dois fluidos são numericamente resolvidas pelo método de volumes finitos usando o programa computacional comercial PHOENICS 'MARCA REGISTRADA¿. Um grande número de medições locais próprias são empregadas, tanto no tubo como nos bocais convergentes, para ajustar e validar o modelo. A análise e a comparação entre os resultados numéricos e os experimentais trazem informações originais sobre a natureza dos escoamentos e sobre os aspectos da modelagem. Os principais dados experimentais são medidos com uma sonda elétrica dupla. É desenvolvido um novo método estatístico que interpreta os dados localmente adquiridos pela sonda, fornecendo a freqüência de bolhas, a distribuição de velocidades reais e a distribuição de diâmetros reais das bolhas. Outras grandezas médias, locais e superficiais, são obtidas a partir dessas grandezas básicas / Abstract: This work is aimed to the experimental and numerical study of two-phase flows. The Two-Fluid Model is the basic modelihg tool used to simulate the axi-symmetric flow of air-water bubbly mixtures in a round pipe and convergent nozzles. The main objectives are to investigate the mecanisms that promote the lateral distribution of the phases and improve the knowledge on the forces that settle their relative movement. The constitutive equations used to represent the interfacial forces and get the closure of the model are the drag force, the virtual mass force, the interfacial pressure force, the lift force and the wall force. An extension of the k- 'épsilon¿. turbulence model, which accounted for the bubble-induced turbulence, is also implemented to express the intensification of the turbulence in the liquid phase. Hence, the conservation and constitutive equations that form the Two-Fluid Model are implemented and solved by the finite-volume method using the commercial computational package PHOENICS 'MARCA REGISTRADA¿ An extensive number of local measurements were taken, in both the round pipe and convergent nozzles, to adjust and validate the model. The analysis of the data and comparisions with the numerical results give rise to original information on the nature of the bubbly flow and aspects of the Two-Fluid Model. To measure the local variables in air-water bubbly flows, a doublesensor electrical intrusive probe was used. To extend the application of this technique to the measurement of local interfacial properties in bubbly flows and to take into account the multidimensional nature of these flows, a new statistical method of measurement, including the data acquisition and processing, is developed. The method disclosed local interfacial properties, namely the void fraction, the bubble frequency, the bubble velocity, the bubble size and the interfacial area density. Mean variables are also calculated after the integration of these local properties / Doutorado / Doutor em Engenharia de Petróleo

Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T23:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cartaxo_SamuelJorgeMarques_D.pdf: 11007203 bytes, checksum: 5c9dfacee6e8fdfd1ecc1eb0394d3e1b (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O transporte de partículas por uma corrente gasosa, comumente denominado de transporte pneumático, tem sido usado com freqüência em uma ampla variedade de processos industriais. Isto se deve não somente à diversidade de materiais que é produzida e manipulada na forma de partículas, como também ao grande número de possíveis aplicações desta operação, as quais incluem desde o simples deslocamento de sólidos até tarefas relativamente mais complexas como a secagem e o craqueamento catalítico. Em decorrência do difundido uso industrial, a tecnologia do transporte pneumático tem sido intensivamente estudada e aprimorada ao longo dos anos, na tentativa de propiciar a sua aplicação de maneira mais racional e otimizada. Este trabalho reporta a investigação de fenômenos dinâmicos presentes no transporte pneumático vertical através do desenvolvimento e implementação de um modelo orientado a objeto, tridimensional, discreto, determinístico e transiente para a fase particulada. A fase fluida é modelada de maneira pseudo-bidimensional, distinta da fase particulada, e o acoplamento entre as fases é realizado por termos de interação bidirecional como a força de arraste do fluido sobre as partículas e a geração de momentum na fase fluida. O modelo contempla os efeitos de colisão partícula-partícula e das partículas com as paredes do equipamento. A metodologia da Simulação Orientada a Objeto (SOO) apresentada possibilitou a captura de padrões dinâmicos bastante complexos, a exemplo da recirculação das partículas e o escorregamento de sólidos junto à parede do tubo. Além disso, devido às propriedades da orientação a objeto, o modelo permitiu a simulação de misturas polidispersas, capacitando o estudo dos fenômenos de segregação presentes nos sistemas de transporte pneumático. Os resultados obtidos foram analisados através dos perfis de velocidades do fluido e das partículas, curvas de queda de pressão, curvas de distribuição granulo métrica e diagramas policromáticos de visualização, permitindo verificar a consistência fisica do modelo. Além disso, foram realizadas comparações com dados experimentais globais e locais, os quais exibiram concordância satisfatória, ratificando a confiabilidade desta metodologia / Abstract: Particle transportation by a gas stream, commonly named as pneumatic conveying, has been ftequently used in a large variety of industrial processes. This is due not only to the diversity of materiais produced and handled in a granulated form, as also to the great number of possible applications of that operation, which includes since the simple displacement of solids to relatively more complicated tasks such as drying and catalytic cracking. Due to the its spread industrial use, the pneumatic conveying technology has been intensively studied and improved along the years, in the attempt of propitiating its application in a more rational and optimized manner. This works reports the investigation of dynamic phenomena of the vertical pneumatic conveying through the development and implementation of an object oriented model, three-dimensional, discrete, deterministic and transient to the particulate phase. The fluid phase is modeled in a pseudo-bidimensional way, separated ftom the solid phase. The dynamic effects between the two phases are considered by bi-directional terms such as the drag force on the particles and the momentum generation in the fluid. The proposed model regards the effects of bi-directional coupling and three-dimensional movement of the particles. The presented Object Oriented Simulation (OOS) methodology enabled the capture of complex dynamic patterns, such as the partic1es refluxing and the precipitation of solids near the pipe waIl. Besides, due to the object-oriented properties, the model allowed the simulation of polydispersed mixtures, qualifying it to study the segregation phenomena in pneumatic transport systems. The obtained results were analyzed through the fluid and particles velociiy profiles, pressure drop curves, diameters distribution curves and polychromatic visualization diagrams, allowing to verify the physical consistence of the model. In addition, comparisons were accomplished with global and local experimental data, which exhibited satisfactory agreement, ratifying the reliability ofthis methodology / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Milton Mori / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T05:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fudihara_TakeoJonas_D.pdf: 3956087 bytes, checksum: c98e03de893f40fedb25cbc9262b9424 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho de tese teve o propósito de buscar uma compreensão complementar das intricadas inter-relações entre os complexos fenômenos de transferência de massa, momento e energia, que se desenvolvem em fomos com jatos de escoamento em vórtice, através da modelagem matemática e simulação computacional, em abordagens bidimensionais e tridimensionais. Analisa-se também a extensão dos efeitos do projeto geométrico, assim como, dos vários modelos matemáticos dentre os quais os modelos de turbulência e de combustão, sobre as características dos escoamentos simulados. O fomo cilíndrico é formado por uma câmara de combustão e um maçarico, sendo aquecido pelo contato direto de um jato de chama. O maçarico está posicionado no centro da parede circular em uma das extremidades da câmara de combustão. Este compõe-se de dois percursos incomunicáveis por onde os reagentes são injetados na câmara; o ar de combustão entra tangencialmente através da área anular, e o combustível através de seu duto interno. O código fluido-dinâmico computacional CFX - versão 4.2, foi utilizado para a obtenção das soluções das equações de transporte, o qual emprega o método dos Volumes Finitos com variáveis co-localizadas resolvendo o sistema em coordenadas generalizadas. As malhas numéricas foram construídas através da técnica dos multi-blocos. Desta forma, as principais características destes fomos foram reproduzidas nesta investigação computacional / Abstract: This thesis had the purpose of reaching a complementary k.nowledge of the intricate inter-relations between the complex phenomena of mass, momentum and energy transfers, which develop in furnaces with vortex flows, by mathematical modelling and computational simulation, in two and three-dimensional approaches. Furthermore, the effects of the bumer design and of the various mathematical models, such as the turbulence models and the combustion models on the characteristics of the simulated flows, were analysed. The cylindrical fumace is formed by a combustion chamber and a burner, heated by the direct contact with a flame jet. The bumer is positioned in the centre of the circular wall in the edge of the fumace chamber. It is composed by two incommunicable paths where the reactants are injected into the chamber; the combustion air enters tangentially by the annular area and the fuel by its internal duct. The computational fluid-dynamics code CFX - 4.2 version, was used to obtain the solution of the transport equations, which employs the Finite Volume method with non­staggered variables solving the system in general curvilinear co-ordinates. The grids was constructed by the multi-block technique. Thus, the principal characteristics of these furnaces were reproduced in this computational investigation / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores : Sandra Cristina dos Santos Rocha, Odelsia Leonor Sanches de Alsina / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-29T06:17:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Medeiros_MariadeFatimaDantasde_D.pdf: 8950303 bytes, checksum: 8db30530c46732f43e1011fa6286686f (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência da composição química correlacionada com propriedades físicas das suspensões, na secagem de polpas de frutas tropicais em leito de jorro. Como polpa padrão foi utilizada a polpa natural de manga espada cuja composição foi modificada pela adição de açúcar, gordura, fibras, amido e pectina. Utilizou-se um secador de leito de jorro de configuração cônica-cilindrica, construído em aço inoxidável com base cônica de 60°, diâmetro da coluna cilíndrica de 0,l8m, altura de 0,9 m e diâmetro de entrada do ar de 2,5 x 10-2m. Trabalhou-se com uma carga de inertes de 2,5 kg, formada por partículas de polietileno de alta densidade com 3,9 x10-3m de diâmetro. A temperatura do ar na entrada do secador foi fixada em 70°C. As polpas foram alimentadas através de seringas veterinárias, em bateladas de 50g. Foram fixados limites máximos e mínimos de concentração dos constituintes cujos efeitos seriam estudados no presente trabalho e elaborado um planejamento experimental do tipo fatorial Ú'acionário 2 5-1, com três repetições no ponto central. Com base no planejamento experimental e de acordo com os balanços materiais efetuados, as polpas modificadas foram preparadas, e caracterizadas, determinando-se a densidade e tensão superficial, e obtendo-se o reograma das mesmas. Os resultados mostraram que as polpas comportam-se como fluidos não newtonianos com características pseudo-plásticas. Inicialmente foram obtidas as curvas de secagem e realizada uma série de ensaios fluidodinâmicos com alimentação de polpas. Foi constatado que a evaporação ocorre praticamente nos instantes iniciais da secagem, sendo identificada uma importante interferência das polpas modificadas nos parâmetros fluido dinâmicos do leito. Foi proposto um modelo simplificado para o cálculo do grau de saturação de polpa no leito no início da secagem. A composição das polpas não interferiu nas taxas de evaporação nem no grau de saturação, observando se entretanto a influência da mesma no grau de saturação máximo, atingido em alguns ensaios onde foram verificados problemas de instabilidade. Foi realizada uma segunda série de experimentos de secagem, para se avaliar a eficiência de produção de pó, a retenção de material no leito, as perdas de sólidos e o ângulo de repouso do leito após a secagem. De acordo com os resultados obtidos, a eficiência de produção de pó foi muito baixa, verificando-se elevada retenção de sólidos e grande quantidade de material disperso ou aderido às paredes do equipamento.Com respeito ao ângulo de repouso, tanto o filme líquido como seco provocam o aumento do ângulo de repouso, diminuindo a escoabilidade do leito. A análise estatística dos resultados de acordo com o planejamento fatorial fracionário mostrou que a concentração de fibras não interferia em qualquer das variáveis respostas analisadas no presente trabalho: vazão de jorro mínimo, queda de pressão de jorro estável, ângulos de repouso do leito úmido e seco, eficiência, retenção e perdas de sólidos. Não foi identificado efeito significativo das variáveis de composição sobre a vazão de jorro mínimo. Eliminada a concentração de fibras da análise estatística, o planejamento fatorial foi rearranjado para um fatorial completo. Os efeitos principais das variáveis de composição que se mostraram significativos, de acordo com o planejamento fatorial fracionário foram os mesmos identificados no fatorial completo, que identificou ainda os efeitos das interações entre as variáveis de composição sobre as variáveis respostas. De uma forma geral, foi constatada a importante interferência negativa dos açúcares redutores tanto na fluido dinâmica do leito como no desempenho do processo no que se refere a produção de pó. A gordura, o amido e a pectina interferiram favoravelmente na fluido dinâmica do leito e na produção de pó , mas contribuíram para aumentar as perdas de material acumulado sobre as paredes do equipamento. Foi possível se obter modelos estatisticamente significativos e preditivos ajustados aos dados de queda de pressão de jorro estável e eficiência de produção de pó. Os modelos foram validados com os resultados obtidos na secagem de polpas de frutas naturais, reproduzindo satisfatoriamente os valores da queda de pressão de jorro estável e eficiência de produção de pó. Através de métodos simplificados de otimização, determinou-se a composição que forneceria a máxima eficiência de produção de pó, extrapolando-se os limites de aplicabilidade do modelo para a faixa de concentração mínima e máxima de açúcares redutores, gordura amido e pectina , referente às polpas de frutas tropicais. O ensaio de secagem com a polpa otimizada apresentou eficiência de produção de pó na faixa de 70% / Abstract: The objective of this work was the study of the influence of the chemical composition, correlated with the physical properties of the suspensions, on the drying of pulps of tropical fruits in spouted bed. The natural mango pulp was established as standard pulp and its chemical composition was modified by the addition of sugar, lipids, fibers, starch and pectin. A cone-cylindrical spouted bed dryer was used to develop the experiments. The dryer was constructed in stainless steel, having a conical base of 60°, a diameter of 0.18 m, 0.9 m of height and 2.5x10.2 m of inlet diameter. High density polyethylene, 3.9x10.3 m of diameter, was chosen as inert partic1es. The load of inert was 2.5 kg and the air inlet temperature was fixed at 70°C in all the experiments. The pulps were fed in batches of 50 g using veterinary syringes. Maximum and minimum limits were fixed for the concentrations of the components, which effects were studied in this work through a fractional factorial design of experiments of the type 25-1, with three repetitions at the central point. The modified pulps were prepared based on the experimental design and on material balances. The pulps were physically characterized by the determination of their density, surface tension and rheology. The results indicated that the pulps behave as non Newtonian fluids and present pseudo­-plastic characteristics. Initially, a series of experiments of drying and of fluid-dynamic, with the pulps feeding, was carried out. The drying curves were obtained and it was verified that the evaporation occurred in the first minutes after the pulp feeding to the bed. An important influence of the pulps on the fluid-dynamic parameters was identified. A simplified model was proposed to evaluate the bed saturation degree at the beginning of the drying process. The composition of the pulps did not influence the evaporation rates nor the bed saturation degree. However, the influence ofthe composition ofthe pulps on the maximum saturation degree was observed, which was attained in some experiments where problems of instability were verified. A second series of drying experiments were performed to evaluate the efficiency of powder production, the material retention in the bed, the lost of solids and the repose angle after the drying process. The results showed low values of efficiency of powder production with high retention of solids and a large amount of material dispersed or adhered to the equipment walls for the majority of the experiments. The results also showed that both the wet and dry :film covering the inert particles provoked an increase of the repose angle, thus decreasing the bed flow ability. The statistic ana1ysis of the results for the fractional factorial design showed that the fibers concentration did not influence any of the response variables analyzed: minimum spouting flow rate, stable spout pressure drop, repose angles for the wet and dry bed, efficiency of powder production solids retention and lost. The ana1ysis did not find any significant effect of the concentrations of the components on the minimum spouting flow rate. The fibers concentration was eliminated from the statistical ana1ysis and the factorial design was re-arranged to a complete factorial design ofthe type 24. A negative significant effect was obtained for the concentration of reducer sugars, both on the fluid-dynamic and on the drying performance, referring to the efficiency of powder production. The lipids, starch and pectin influenced positively the bed fluid-dynamic and the powder production but contributed to increase the lost of material accumulated on the walls of the equipment. The statistical models obtained were significant and can be used to predict stable spout pressure drop and efficiency of powder production as a function ofthe concentrations of reducer sugar, lipids, starch and pectin in the pulps. The results on drying of natural fruit pulps were used to validate the models, which reproduced well the values of stable spout pressure drop and efficiency of powder production. A simple optimization method was applied to determine the composition of the pulp that would lead to the maximum efficiency of powder production expanding the range of the concentrations of the components to the limits found for the natural tropical fruits. An experiment of drying of the optimized pulp was carried out and the efficiency of powder production obtained was about 70% / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Investigamos a dinâmica da formação de bolhas de ar em líquidos viscosos utilizando diferentes parâmetros de controle. Caracterizamos o sistema tomando o fluxo de ar injetado no sistema e o comprimento da mangueira que conecta o sistema de controle de fluxo com o bico injetor como parâmetros de controle. A mangueira corresponde a um elemento dissipativo do sistema. Identificamos rotas de adição de período com e sem a presença de comportamento caótico, regiões de travamento de freqüência e evidências de caos homoclínico. Construímos modelos matemáticos que descrevem bem os resultados experimentais. Com o mapa cúbico explicamos a forma de atratores observados em uma rota de adição de períodos. Com o modelo de mapa descontínuo explicitamos algumas propriedades da dinâmica da formação de bolhas como a biestabilidade de atratores. Desenvolvemos também um modelo baseado na dinâmica integra-edispara que nos levou a resultados condizentes com as propriedades dos mapas da família de Arnold. Desenvolvemos também uma nova técnica experimental para estudar o comportamento do sistema medindo a onda de pressão, gerada pelo borbulhamento na mangueira conectora. / We have investigated the air bubble formation in viscous fluid with some control parameters. We have characterized the sistem using the air flow and the length of the hose that connects the air flow control system and the injector nozzle as control parameters. The hose corresponds to a system dissipative element. We have found period adding routes with and without chaotic behavior, frequency locking, and evidences of homoclinic chaos. We have elaborated mathematic models that emule the experimental data. With cubic model we have explained atractors observerd in a period adding route. With a discontinous model we have elucidated some bubble formation dynamic properties as bistability. We have also developed intergrate-and-fire like model that have led us to results in accordance with the maps properties of Arnold family. We also developed a new experimental technique to study the sistem behavior by measuring the bubbling pressure wave inside the hose.

ABE, V.C. Determinação de parâmetros de operação de sistema de distribuição de ar frio pelo piso em ambientes de escritórios. 2007. 132 p. Dissertação (Mestrado) - Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. Atualmente, um dos principais requisitos para que um ambiente de escritório atenda plenamente às necessidades de uso e ocupação é a flexibilidade, mas com conforto. O sistema de distribuição de ar frio pelo piso (Underfloor Air Distribution System - UFAD) está sendo utilizado nos edifícios de escritórios para garantir a flexibilização integrada do sistema com o mobiliário. Trata-se de um sistema que fornece ar frio proveniente de um plenum, através de difusores localizados nos painéis do piso elevado. Os difusores de ar podem ser ajustados, ou reposicionados pelos próprios usuários dos ambientes, possibilitando o controle das condições térmicas no entorno próximo, de acordo com suas preferências individuais. Embora o sistema de distribuição de ar pelo piso apresente diversas vantagens com relação ao sistema de distribuição de ar convencional, ainda há falta de informações objetivas e diretrizes de projeto padronizadas, havendo a necessidade de realização de mais pesquisas na área. A introdução da Dinâmica dos Fluidos Computacional (Computational Fluid Dynamics - CFD) apresentou uma alternativa para as pesquisas experimentais relacionadas ao estudo do escoamento do ar. Assim, para o desenvolvimento do presente estudo foram utilizados recursos de dinâmica dos fluidos computacional, com o uso do código FLUENT. O objetivo do presente trabalho é apresentar uma estratégia para a determinação dos parâmetros de operação de sistemas de distribuição de ar pelo piso aplicados a ambientes de escritórios. A estratégia baseiase no estabelecimento de inter-relações entre os principais parâmetros que definem o escoamento do ar em ambientes com o sistema de distribuição de ar pelo piso: a vazão de ar insuflado, a temperatura do ar insuflado e a diferença de pressão entre o plenum pressurizado e o interior do ambiente. O emprego da estratégia possibilita que o projetista identifique as diversas combinações entre os parâmetros de operação que resultem numa mesma condição desejada, permitindo assim a escolha da opção mais satisfatória. / ABE, V.C. Determination of operation parameters of rooms with underfloor air distribution system. 2007. 132 p. Dissertation (Master Course) - Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. Nowadays, one of the main requirements of an office room to fully attend the use and occupation needs is the flexibility, but with comfort. The underfloor air distribution system is being used in the office buildings to guarantee the integrated flexibility of the system with the furniture layout. The system supplies cooled air to the room from a pressurized plenum, passing through air diffusers located in the raised floor panels. The air diffusers can be adjusted or relocated by the room users themselves, making possible the control of the thermal conditions in their surroundings, according to their individual preferences. Though the underfloor air distribution system presents a lot of advantages with regard to conventional overhead distribution systems, there is still a lack of objective information and standardized guidelines, and the necessity of accomplishment of more researches about the subject. The introduction of Computational Fluid Dynamics presented an alternative for the experimental tests related to the study of airflow in rooms. Thus, for the development of the present study a CFD tool was used, the code FLUENT. The purpose of the present work is to develop a strategy for the determination of the operation parameters of an underfloor air distribution system applied to office rooms. The strategy is based on the establishment of interrelations between the main parameters that define the airflow in rooms with the underfloor air distribution system: the input volume flux, the input air temperature and the pressure difference between underfloor plenum and the room. The use of this strategy enables the designer to identify several combinations of the operation parameters that result in one desired condition, allowing the choice of the most satisfactory option.