Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-15T04:50:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_ElisabeteScolin_M.pdf: 2972311 bytes, checksum: 72c7e33e4c056eb0bfc9ff00284b20bf (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: No presente trabalho foi estudado o escoamento gás-sólido concorrente ascendente vertical podendo-se decompor esse estudo nas diversas partes descritas a seguir: Estudo experimental da região de fase diluída desde velocidades do gás mais elevadas até o ponto crítico inclusive, realizado em um sistema com possibilidade de utilização de tubos verticais de vidro e com diâmetro de 14,5cm e 7,72cm esferas de vidro e carvão mineral em vários diâmetros, sendo realizados cerca de 290 determinações experimentais. Utilizando-se equações que exprimem a expansão de um sistema particulado uniforme foi aqui proposto um método de previsão da velocidade crítica, sendo comparados os resultados obtidos por este método, com os dados experimentais da literatura. Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In the present work the vertical upward and co-current flow of a gas-so Lid mixture was studied and we cou decompose this study in various parts as described below: Experimental study of the diluted phase regionincluding higher gas velocities until the critical point was reached; this part being realized in a system of vertical tubes, which ones could be glass or PVC tubes of 14.5cm and 7.72cm of diameter, respectively, and 1.50m high. Glass beeds and mineral coal of various sizes were used to make about 290 experimental determinations. A method to predict the critical velocity was proposed based upon equations that take into account the expansion of an uniform paiticulutcJ system. The results obtained by this method was compared with the ones predicted by correlations of the literature, the experimental points obtained in the First Part and the experimental points published in the literature... Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335983.pdf: 4440220 bytes, checksum: 10467d46b80087284060b33f656f6ae0 (MD5) Previous issue date: 2015 / No intuito de aprimorar a técnica de destilação convencional, foi criada a nova técnica de destilação por película descendente, cuja operação envolve a obtenção de uma película uniforme e estável ao longo da coluna. Esta tecnologia destaca-se pela utilização de pequena quantidade de fluido atrelada consequentemente à redução da energia necessária para a destilação. Como primeiros passos para aprofundar conhecimentos desse tipo de sistema, é necessário o estudo detalhado dos fenômenos de transferência que ocorrem na coluna durante a consolidação do filme sobre a parede e do processo de evaporação parcial do mesmo. Diante desta motivação, neste trabalho, considerando-se diferentes fluidos, procurou-se simular o desenvolvimento de filmes líquidos descendentes sobre a parede interna de uma coluna cilíndrica, na condição isotérmica e com aquecimento da parede, gerando neste caso situações de vaporização parcial do líquido. Para a representação desta situação física, utilizou-se de uma ferramenta CFD (Fluidodinâmica Computacional), no caso o Comsol Multiphysics®, em geometria 2D axissimétrica. Além das equações de Navier-Stokes, da equação da conservação da massa e das equações de transferência de calor com mudança de fase, utiliza-se equações adicionais para o acompanhamento da interface líquido/gás/vapor, provenientes do método phase field para escoamentos bifásicos. Para a resolução das equações diferenciais, o software em questão se utiliza do método dos elementos finitos. Assim, foi possível estudar padrões de comportamento fluidodinâmico e de transferência de calor no desenvolvimento dessa operação. Para representar os escoamentos, foram testados três fluidos de diferentes viscosidades e massa específicas, a fim de avaliar a influência destas propriedades sobre alguns aspectos e parâmetros do processo, como espessura do filme, perfis de velocidade das fases e vazão de alimentação. Para representar os fluidos viscosos, foram utilizados óleo de soja e óleo Spindura, sendo o primeiro o mais viscoso. O fluido menos viscoso foi representado pela água. Pôde-se verificar que os fluidos mais viscosos apresentaram maiores espessuras e menores velocidades da fase líquida e gasosa. Diante do objetivo de se estudar o fenômeno de transferência de calor com mudança de fase, neste caso somente para a água, foi imposta a condição de aquecimento da parede da coluna e os resultados obtidos foram comparados com o escoamento da água à temperatura ambiente. Para estudar este fenômeno, foram aplicadas temperaturas de 110ºC, 120ºC, 130ºC e 140ºC, assumindo um valor uniforme de temperatura na parede da coluna. Constatou-se que, quanto maior a temperatura daparede, menor a espessura do filme descendente, maior o fluxo de calor e consequentemente maior a taxa de evaporação. Em relação à evaporação do filme descendente, para a menor temperatura aplicada (110ºC), obteve-se 0,25% de vapor e para a maior temperatura aplicada (140ºC), a quantidade de vapor gerado foi de 17,50% em relação à massa de líquido injetada. Frente aos resultados obtidos, conclui-se que o modelo utilizado para simular a coluna de película descendente com e sem transferência de calor e mudança de fase, mostrou-se apto a reproduzir a realidade física do sistema, podendo se constituir em valiosa ferramenta para o projeto e condução das operações afins.<br> / Abstract : In order to improve the conventional distillation technique, it was created a new falling film distillation technique which operation involves obtaining a stable and uniform film along the column. This technology is distinguished by the use of small amount of fluid linked therefore to the reduction of energy required for distillation. As first steps to deepen knowledge of this type of system, we need a detailed study of transfer phenomena that occur in the column during the consolidation of the film on the wall and the process of partial evaporation of the same. In face of this motivation and considering different fluids, in this work we tried to simulate the development of falling liquid film on the inner wall of a cylindrical column in the isothermal condition and heating wall, creating situations of partial vaporization of the liquid. For the physical representation of this situation, we used a CFD (Computational Fluid Dynamics) tool, the Comsol Multiphysics®, with a 2D axisymmetric geometry. In addition to the Navier-Stokes equations, the equation of conservation of mass and heat transfer equations with phase change, additional equations are used for monitoring the liquid/gas interface/vapor from the phase field method for two-phase flows. For the resolution of differential equations, the software uses the finite element method. Thus, it was possible to study patterns of fluid dynamic behavior and heat transfer in the development of this operation. Three fluids of different viscosities and specific mass were tested to represent the flows in order to evaluate the influence of these properties of some aspects and process parameters such as film thickness, the phase velocity profiles and feed flow rate. To represent the viscous fluid, soybean oil and Spindura oil were used, the first being the more viscous. The less viscous fluid was represented by water. It was verified that the most viscous fluids showed a thicker pattern and slower speeds of liquid and gas phase. Given the objective of studying the phenomenon of heat transfer by phase change, in this case only for water, the condition of heating of the wall was imposed and the results were compared with the flow of water at room temperature. To study this phenomenon, temperatures of 110ºC, 120ºC, 130ºC and 140ºC were applied, assuming a uniform temperature value on the wall of the column. It was found that the higher the temperature of the wall, the smaller the thickness of the falling film, the greater the heat flow and a consequently increasing of the evaporation rate was observed. In relation to the falling film evaporation, for the lower temperature applied (110°C) were obtained 0.25% of steam and for the higher temperature applied (140°C), the amount of steam generated was 17.50% in relationto mass of injected liquid. Based on the results obtained, it is concluded that the model used to simulate the falling film column with and without heat transfer and phase change, proved able to reproduce the physical reality of the system, which may constitute a valuable tool for design and conduct of related operations.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2016. / Made available in DSpace on 2017-08-15T04:03:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347277.pdf: 6828390 bytes, checksum: 6e35e82004f8a603b11a341364049ef2 (MD5) Previous issue date: 2016 / A simulação numérica de escoamento bifásicos intermitentes ainda é um tema desafiador para a engenharia. A modelagem destes problemas requer o conhecimento de múltiplas áreas da mecânica dos fluidos computacional, tais como, esquemas e métodos numéricos para captura e transporte da interface líquido-gás, modelagem da turbulência e de fenômenos interfaciais. Neste estudo, foi proposta uma nova abordagem que leva em consideração os gradientes de velocidade e frações volumétricas das fases para descrever as forças presentes em escoamentos bifásicos onde as fases se encontram separadas por uma interface de grande escala. Nas simulações numéricas foi utilizada uma formulação híbrida, que combina o Modelo de Dois Fluidos e o método do Volume de Fluido para solucionar os campos de velocidade e determinar a posição da interface. Foram simuladas situações em que os regimes intermitentes de golfadas e pistonado são gerados a partir de um regime estratificado na entrada de um tubo circular horizontal. Para avaliar o comportamento dos modelos numéricos propostos, foram realizados experimentos em um circuito de escoamento bifásico ar-água dotado de uma seção de teste construída especialmente para permitir a visualização da região da entrada. Duas técnicas experimentais foram desenvolvidas e aplicadas para a medição de parâmetros dos escoamentos bifásicos. A primeira consiste na obtenção de sequências de imagens com a posição da interface utilizando uma câmera de alta velocidade e fontes de LED. O processamento digital das imagens em software dedicado possibilitou quantificar a evolução temporal e espacial da interface (determinando assim as frações volumétricas locais e instantâneas), bem como medir parâmetros associados às golfadas e pistões (velocidade de deslocamento e frequências dominantes). Os resultados experimentais foram comparados ao modelo numérico e a outras técnicas não intrusivas de medição de fração de vazio. A fim de comparar os campos de velocidade para a água no padrão estratificado, uma técnica alternativa de Velocimetria por Imagem de Partículas foi desenvolvida em que feixe pulsado de laser foi substituído por um feixe produzido por uma fonte de LED através do uso de uma caixa colimadora de luz. Resultados experimentais obtidos com esta técnica apresentaram boa concordância com modelos numéricos para escoamentos turbulentos e laminares no padrão estratificado.<br> / Abstract : The numerical simulation of intermittent two-phase flows is achallenging subject in engineering. The modeling of such problemsrequires knowledge of multiple areas of computational fluid mechanics,such as numerical schemes and methods to capture and transport thegas-liquid interface, in addition to turbulence modeling and interfacialphenomena. In this study, a new approach is proposed, which takes intoaccount the phase velocity and volumetric fraction gradients to describethe interfacial forces in two-phase flows separated by a large-scaleinterface. The solution of the velocity, pressure and volumetric fractionfields uses a hybrid formulation, which combines the Two-Fluid Modeland the Fluid Volume method to track the phase interface. Cases weresimulated in which slug and plug flow regimes were generated from astratified regime at the entrance of a horizontal circular tube. Toevaluate the behavior of the proposed numerical models, experimentswere carried out in a two-phase flow loop equipped with a transparenttest section specially constructed to allow visual assessment of the flowdevelopment. Two experimental techniques were developed andimplemented to measure the two-phase flow parameters. The firstconsists of obtaining sequences of images of the interface position usinga high-speed camera and LED sources to illuminate the flow. Processingthe images in a dedicated software package allowed the quantification ofthe spatial and temporal evolution of the interface, as well as otherintermittent flow parameters, such as frequency and characteristicvelocities (time delay). The experimental results were compared withother non-intrusive void fraction measurement techniques (capacitancesensors) and were used to validate the numerical model. As far as thestratified flow pattern is concerned, liquid phase longitudinal velocityprofiles have been measured via particle image velocimetry using aLED source and a collimator box to illuminate the seeding particlesdispersed in the flow. The experimental results obtained with thistechnique showed good agreement with numerical models for turbulentand laminar stratified flows.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-04-15T19:04:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Luciana Matos Pimentel - Versão Digital.pdf: 1983784 bytes, checksum: e042fe9aa782c4666bc7d2840d680701 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-04-15T19:04:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Luciana Matos Pimentel - Versão Digital.pdf: 1983784 bytes, checksum: e042fe9aa782c4666bc7d2840d680701 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T19:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Luciana Matos Pimentel - Versão Digital.pdf: 1983784 bytes, checksum: e042fe9aa782c4666bc7d2840d680701 (MD5) / O escoamento multifásico está presente em diversos processos industriais, tais como exploração e produção de petróleo, geração de energia nuclear, fabricação de produtos químicos, dentre outros. Para o desenvolvimento de projetos e otimização dos processos existentes nestas áreas, é de extrema importância o conhecimento da mecânica que rege estes escoamentos. Neste trabalho foi realizado um estudo do escoamento na linha e coluna de produção do poço 1-FMO-01-BA, pertencente ao Projeto Campo Escola da UFBA. Para tal, foi utilizado a correlação empírica de Beggs e Brill (1973) e o modelo de mistura drift-flux, para determinação do gradiente de pressão tanto na linha quanto na coluna de produção, utilizando como ferramenta um simulador desenvolvido em VBA, sendo realizada uma análise comparativa dos resultados gerados por cada modelo. O simulador DPDL foi utilizado com o intuito de validar o programa desenvolvido em VBA. Os resultados obtidos a partir do programa em VBA frente ao simulador DPDL apresentaram diferenças desprezíveis. O gradiente de pressão encontrado para a coluna de produção utilizando a correlação de Beggs e Brill (1973) apresentou um valor maior que o encontrado para o modelo drift-flux. Esta diferença ocorre principalmente devido as considerações adotadas para cada modelo, na determinação do holdup. Para a linha de produção o valor obtido para o gradiente de pressão foi insignificante e igual para ambos os modelos, devido ao pequeno comprimento da linha de produção para o poço estudado. A influência dos parâmetros de RGO, °API e diâmetro da tubulação, no comportamento da pressão ao longo da linha e coluna de produção também foram avaliados neste trabalho. O resultado obtido permitiu verificar a influência destes parâmetros no gradiente de pressão, evidenciando as suas importâncias no desenvolvimento de projetos e em processos de otimização da produção de um determinado sistema.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7925_Piccoli_2014_TeseDoutorado_ppgea.pdf: 5611548 bytes, checksum: 7d5d9c71acf03a7c8f6afb146cd12dce (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / Modelos de escoamento multifásico são amplamente usados em diversas áreas de pesquisa ambiental, como leitos fluidizados, dispersão de gás em líquidos e vários outros processos que englobam mais de uma propriedade físico-química do meio. Dessa forma, um modelo multifásico foi desenvolvido e adaptado para o estudo do transporte de sedimentos de fundo devido à ação de ondas de gravidade. Neste trabalho, foi elaborado o acoplamento multifásico de um modelo euleriano não-linear de ondas do tipo Boussinesq, baseado na formulação numérica encontrada em Wei et al. (1995), com um modelo lagrangiano de partículas, fundamentado pelo princípio Newtoniano do movimento com o esquema de colisões do tipo esferas rígidas. O modelo de ondas foi testado quanto à sua fonte geradora, representada por uma função gaussiana, pá-pistão e pá-batedor, e quanto à sua interação com a profundidade, através da não-linearidade e de propriedades dispersivas. Nos testes realizados da fonte geradora, foi observado que a fonte gaussiana, conforme Wei et al. (1999), apresentou melhor consistência e estabilidade na geração das ondas, quando comparada à teoria linear para um kh &#61501;&#61552; . A não-linearidade do modelo de ondas de 2ª ordem para a dispersão apresentou resultados satisfatórios quando confrontados com o experimento de ondas sobre um obstáculo trapezoidal, onde a deformação da onda sobre a estrutura submersa está em concordância com os dados experimentais encontrados na literatura. A partir daí, o modelo granular também foi testado em dois experimentos. O primeiro simula uma quebra de barragem em um tanque contendo água e o segundo, a quebra de barragem é simulada com um obstáculo rígido adicionado ao centro do tanque. Nesses experimentos, o algoritmo de colisão foi eficaz no tratamento da interação entre partícula-partícula e partícula-parede, permitindo a evidência de processos físicos que são complicados de serem simulados por modelos de malhas regulares. Para o acoplamento do modelo de ondas e de sedimentos, o algoritmo foi testado com base de dados da literatura quanto à morfologia do leito. Os resultados foram confrontados com dados analíticos e de modelos numéricos, e se mostraram satisfatórios com relação aos pontos de erosão, de sedimentação e na alteração da forma da barra arenosa.

Orientador : Carlos Alberto Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:13:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TelisRomero_Javier_D.pdf: 3459450 bytes, checksum: ba95e19706196ebf08ca45aa2ae9e18c (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Neste trabalho foi abordado o escoamento laminar com transferência de calor em regime permanente, no interior de tubos cilíndricos, para fluidos não-newtonianos do tipo pseudoplástico e dilatante. Os fluidos utilizados foram soluções poliméricas de amido de milho modificado, K-carragena e goma xantana, cujas características reológicas foram determinadas em reômetro de cilindros concêntricos. O comportamento desses fluidos é descrito pelo modelo de Ostwald-de Waele e é do tipo: t = K ? n sendo que o parâmetro material K, índice de consistência, apresentou uma dependência da temperatura conforme a equação: K = K' exp [b(T-T')] Os casos tratados abrangem uma faixa 0,0262=Gz*= 0,324 e foram resolvidos pelo método das diferenças finitas e experimentalmente. O problema de transferência de calor tem como condição inicial o escoamento plenamente desenvolvido com temperatura uniforme. As condições de contorno adotadas foram: temperatura da parede constante e fluxo de calor no centro do tubo igual a zero. Foram desprezadas a dissipação viscosa e a condução de calor na direção axial. Os resultados da modelagem para a hidrodinâmica e coeficientes de transferência de calor em escoamentos não-isoviscosos podem ser aplicados de forma prática e rápida para os casos de transferência de calor de interesse prático / Abstract: This work deals with steady state laminar flow with heat which transfer through cylindrical ducts of non-Newtonian fluids are of pseudoplastic and dilatant type. The fluids employed were polimeric solutions of modified corn starch, K-carragena and Xantana gum. Their rheological cylinders characteristics were determined in a concentric rheometer. The behaviour of the fluids is described by the Ostwald-de-Waele model and is of the type: t = ? n where the material parameter K, index of consistency, presented a temperature dependence according to K = K' exp [b(T-T')] The cases under study are in the range of 0,0262=Gz*= 0,324 and were solved both by finite difference method and experimentally. The heat transfer problem considers the initial condition of fully developed flow, with uniform temperature. The boundary conditions are: constant temperature at the tube wall and zero thermal flux at the center of the tube. Viscous dissipation and axial heat conduction were not considered. The modelling for the hydrodynamics and heat transfer coefficients in non-isoviscous flow can fast and easily be applied to practical situations of heat transfer / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto, Walter Esteves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-20T20:03:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArevaloPinedo_Aroldo_M.pdf: 2205735 bytes, checksum: d779309031849cc1b2503eb9a8e1d1df (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um reator de recirculação para hidrogenação de óleos vegetais. O reator consiste de um conversor cilíndrico, uma bomba de diafragma para recirculação da suspensão catalítica, um trocador de calor para aquecimento e ou resfriamento e um ejetor tipo venturi para aspirar e misturar as fases reagentes. Este reator, devido à utilização do ejetor, assegura uma mistura contínua e uniforme das fases reagentes envolvidas no processo: gás, líquido e sólido, evitando assim a presença de um agitador mecânico. Foram medidas as temperaturas de entrada e de saída no trocador de calor para estudar as características de operação, do comportamento hidrodinâmico e da transferência de calor durante o aquecimento e resfriamento na recirculação da suspensão catalítica. Os resultados experimentais do balanço térmico foram interpretados na forma de correlações adimensionais e coeficientes de transferência de calor. As concentrações de catalisador estudados estão na faixa de 0,01 - 0,05% em peso. A vazão de suspensão é de 6 l/min e vazão de sucção de hidrogênio é de 3,09 l/min. Verificou-se que a concentração de catalisador aparentemente não afeta o escoamento da suspensão, embora tenha efeito importante nos coeficientes de troca de calor. O processo de hidrogenação de óleo vegetal mostrou, 'bons resultados quanto à velocidade de reação conseguindo-se a queda de até 60 unidades de índice de iodo no período de 90 minutos / Abstract: This is an experimental work for the development of a loop reactor for hydrogenation of vegetable oil. The reactor system has a cilindrical body, a diafragm pump for recirculation of the suspension catalystic, an heat exchanger for heating/cooling and a venturi ejector to mix the reacting components. This ejector maintains a continuous and uniform suspension of solids (catalyst) and hydrogen in oil thus avoiding a mechanical agitator. Temperatures of inlet and outlet at the heat exchanger were measured in order to describe the behaviour of that piece of equipment during heating/cooling of the reacting suspension. Thermal behaviour was described in terms of non dimensional parameters and heat transfer coefficients. Catalyst concentration was in the range 0.01 % to 0,05% weigth. Flow rate of suspension was 6 I/min and the hydrogen was 3.09 I/min . Flow behaviour didn't show dependance from catalyst concentration but was important for heat transfer. Hydrogenation was conducted whit success at rates of the order of up to 60 iodine value (IV) units reduction per 90 minutes / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Henry França Meier. / Co-orientador: Dirceu Noriler. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.

Orientador: Henry França Meier. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.

Orientador: Henry França Méier. / Co-orientador: Edelberto Luiz Reinehr. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.