Orientador: Sandra Lucia da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T14:21:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perez_Ronaldo_M.pdf: 3780949 bytes, checksum: b94a414b6cdc6c9430c0d99924b06bec (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Estudos de reatores bioquímicos do tipo airlift são recentes e pouco encontrado na literatura. O presente trabalho estuda as características hidrodinâmicas destes reatores, operando com líquidos característicos de sistemas fermentativos em função das condições de escoamento e geometria do equipamento. A circulação de líquidos altamente viscosos realizada em reatores airlift foram investigadas para diferentes condições de fluxo de gás, altura de líquido, viscosidade de líquido e diâmetros do distribuidor de gás e do duto de transporte. Medidas de fração de gás retido e observações dos regimes de fluxo bifásico foram realizados. Tais observações forneceram subsídios para a obtenção da correlação empírica que descreve a circulação de líquido no reator, em função das variáveis experimentais. O sistema gás líquido foi ar-água e ar-soluções aquosas de poli acril amida (0,13% e 0,3% em peso). Os dutos de transporte utilizados eram de acrílico com diâmetros de 27 e 53 mm e 2 metros de altura. Os injetores de gás utilizados foram de 2,5, 5 e 10mm de diâmetro. Os resultados obtidos mostram que o regime de escoamento predominante na maioria dos experimentos é o pistonado. A fração de gás retido depende do tempo de aeração. A circulação de líquido e a retenção de gás são fortemente influenciados pela vazão de gás. A fração de gás retido aumenta e a circulação de líquido decresce com o aumento da viscosidade de líquido / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistema de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T05:07:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guelli_SeleneMariadeArruda_M.pdf: 1895485 bytes, checksum: 8965e6414288b559db19d40c91ff509b (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: No presente trabalho, foi realizado estudo da dinâmica do escoamento gás-sólido vertical concorrente gás-sólido vertical concorrente e contra-corrente, considerando-se o efeito da aceleração do fluído e das partículas sólidas ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: This work deals with countercurrent and cocurrent solid-gas flow through a vertical tube, includg the acceleration effect on the and solid particles ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Fernando de Almeida França / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T04:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedras_MarcosHeinzelmannJunqueira_M.pdf: 2028968 bytes, checksum: 81f3a7bde1348c530a6a45a20de29e77 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: o objetivo deste trabalho é estudar o atrito interfacial em escoamentos anulares co-correntes ascendentes na condição próxima da reversão de fluxo. O fenômeno foi experimentado em laboratório utilizando-se ar e água como fluidos de trabalho. Os resultados são apresentados e comparados com outros da literatura, validando assim os experimentos realizados. É proposta uma correlação para o cálculo da fração de vazio baseada no modelo de deslizamento. Também é proposta uma correlação para o cálculo do coeficiente de atrito interfacial baseada na análise das forças predominantes no escoamento. A interrelação entre estas grandezas do escoamento foi obtida a partir da aplicação do modelo de dois fluidos ao escoamento anular, com as simplificações que se aplicam. A aplicabilidade da correlação obtida estende-se desde os escoamentos anulares com filme fino ("rough annular flow") a escoamentos próximos da reversão de fluxo (escoamento anular transicional) / Abstract: The aim of this work is the study of the interfacial friction in vertical upward cocurrent annular transitional flow. Annular transitional flow refers to the flow conditions close to the onset of the flow reversal. The phenomenon has carried out in laboratory with water-air as working fluids. The results a~e revelead and compared with data published in the literature, validating the achieved experimental data. It is proposed a correlation for the void fraction based on the drift madel. In addition it is proposed a correlation for the interfacial friction factor based on the analysis of the predominant forces in the flow. The interrelation between these forces has been obtained from the two fluid madel with proper simplifying assumptions. The appiicability of this correlation for interfacial friction factor ranges from rough annular flow to annular flow close to the onset of the flow reversal / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientação : Yugdutt Sharma, Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:35:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_MauricioGargaglione_M.pdf: 3359112 bytes, checksum: 76a29e7ad3a603a7d75ba33026c0375d (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Um modelo a dois campos de fluxo baseado em balanços diferenciais unidirecionais de massa e de quantidade de movimento é desenvolvido para o escoamento bifásico anular horizontal em regime permanente, permitindo a determinação das características hidrodinâmicas do escoamento tais como: (a) perfis de velocidade; (b) gradiente de pressão; (c) espessura do filme líquido e (d) fração de vazio. É proposto um modelo de deposição das gotículas de líquido dispersas no núcleo gasoso com a finalidade de calcular a concentração de líquido no mesmo. Os modelos são aplicados para sistemas gás-líquido multicomponentes, através de um algoritmo de cálculo que envolve a solução simultânea das equações de estado (para o cálculo de equilíbrio líquido-vapor e propriedades das fases), de conservação de massa e de quantidade de movimento, constituindo um simulador computacional. Os dois modelos são testados com dados de laboratório obtidos na literatura e o simulador é confrontado com dados reais da operação de dutos obtidos do Banco de Dados de Fluxo Multifásico da Petrobrás / Abstract: A two-fluid model based on unidirectional differential balances for mass and linear momentum is developed for the horizontal steady state annular two phase flow. The model permits the determination of hydrodynamic characteristics such as(a) velocity and shear stresses profiles; (b) pressure gradient; (c) liquid film thickness and (d) gas void fraction. A depositon model for the liquid droplets entrained in the gas core is proposed in order to calculate the entrainment rate. An algorithm is developed which simultaneously solves the equations of state (to calculate the liquid vapour equilibrium and phase properties), conservation of mass and linear momentum. Laboratory data obtained in the literature and operational data obtained in the Multiphase Flow Data Bank of Petrobrás were used to verify the models / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Leonardo Goldstein Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T00:49:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pecora_AraiAugustaBernardez_D.pdf: 40278670 bytes, checksum: a23547e0ff1c1900d032b946f5e3839d (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: A crescente aplicação industrial de sistemas com leito fluidizado circulante em processos que envolvem sólidos particulados ressalta a necessidade de aprofundamentos teóricos e experimentais no estudo de tais equipamentos. Observa-se um avanço maior no campo experimental decorrente de ajustes realizados muitas vezes sem o necessário respaldo teórico do problema. A injeção de ar secundário, fato bastante comum em combustores de leito fluidizado, ainda não foi analisada profundamente na literatura, sendo fator de importância no controle de poluentes atmosféricos. O presente trabalho contribui para o conhecimento de sistemas de leito fluidizado circulante, através do estudo experimental da fluidodinâmica envolvendo a injeção de ar secundário e de considerações acerca da simulação de tais sistemas. Os experimentos foram realizados num sistema construído em escala piloto com 4,0 m de altura e 0,10 m de diâmetro interno, utilizando areia com diâmetro médio entre 200 e 920 'mu¿m. A temperatura do gás na entrada da coluna principal estava em tomo de 200°C, enquanto que a velocidade variou entre 2,5 e 9,5 m/s. Os dados experimentais obtidos permitiram a proposição de correlações para a queda de pressão em ciclones e válvulas de recirculação tipo L, importantes para a análise do balanço de pressão do sistema. O estudo da simulação da fluidodinâmica do leito fluidizado circulante forneceu resultados que foram comparados com resultados experimentais próprios e de outros pesquisadores, contribuindo para o conhecimento do sistema / Abstract: The increasing usage of circulating fluidized beds in gas-solid processes enphasizes the need of further theoretical and experimental studies of these equipments. Improvements are introduced decuITingITomexperience in the field, many times without knowledge of the basic phenomenology behind. The secondary air injection is often used in fluidized bed combustors, but the literature is poor in the subject, although important it is for atmospheric pollutant control. This work contributes to the understanding of circulating fluidized bed systems through experimental studies of its fluid dynamics with secondary air injection and consideration of its mathematical simulation. The experiments were ran in a 4-0 m high, 0.10 m internal diameter riser system. The solid material was 200 - 920 'mu¿m sand. The gas temperature at the beginning of the riser was around 200°C and the superficial gas velocity varied in the 2.5 - 9.5 m/s range. The data which were obtained made possible to suggest correlations for the pressure drop in cyclones and in recirculating L-valves, necessary in the study of the system pressure balance. The circulating fluidized bed fluid dynamics simulation was considered. The results obtained were compared with experimental data of this work and Itomother authors, contributing to a better understanding of the process / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T01:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_Valter_M.pdf: 15616905 bytes, checksum: e24246d006fcf23db751e25975bd12f1 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Uma solução numérica das equações do momentum, em duas dimensões, para um escoamento bifásico, fluido(s) Newtoniano(s), regime permanente, laminar, axial, plenamente desenvolvido, num conduto longo, na horizontal e com secção transversal circular, é levada a efeito. Os padrões anular e estratificado são considerados presumindo a interface como sendo circular-cilíndrica ou um segmento de arco de uma superfície cilíndrica, possivelmente de curvatura zero (corda). Matematicamente, o fenômeno físico é descrito por equações tipo condução e representa um escoamento potencial. Para resolver o problema, utiliza-se do método Flux-Spline (Varejão, 1979), o qual baseia-se na formulação de volumes de controle (patankar, 1980), porque revela-se mais acurado e econômico que outros esquemas. Além disso, foi engendrado para lidar com termos fonte homogêneos por partes, feição particularmente interessante neste tipo de assunto. Ademais, a presença de uma superfície de separação entre as fases, cuja posição é conhecida previamente, impõe o uso de uma estrutura de coordenadas curvilíneas generalizadas, portanto o trabalho de Hsu (1981), que estendeu o conceito supra mencionado, originalmente derivado para coordenadas Cartesianas, é empregado. Os resultados são confrontados àqueles investigados por Bentwich (1964) e as comparações em termos de vazões volumétricas mostram muito boa concordância. Aquele autor concebeu uma solução analítica sob as mesmas premissas feitas aqui, todavia a referida técnica numérica não está restrita a tais limitações: apenas, para um problema em especial, uma malha computacional apropriada deve ser construída a fim de mapear o domínio de cálculo / Abstract: A numerical solution of the two-dimensional momentum equations for a two-phase, Newtonian fluid(s), steady, laminar, axial, fully developed flow in a long, horizontal, circular pipe is conducted. The annular and stratified patterns are considered by assuming the interface between the phases to be either circular-cylindrical or an arc-segment of a cylindrical surface, possibly of zero curvature (chord). Mathematically, the physical phenomenon is described by conduction-type governing equations and represents a potential flow. To solve the problem, the Flux-Spline method (Varejão, 1979), built on the basis of the contral-volume formulation (Patankar, 1980), is used, because it shows to be more accurate and economic than other schemes. Besides, it was devised to handle homogeneous by parts source-terms, a feature particularly interesting in this type of question. Moreover, the presence of the interface, whose position is known in advance, imposes the use of a general curvilinear coordinates frame, hence the work of Hsu (1981), who extended the aforementioned concept, originally derived to Cartesian coordinates, is utilized. The results are confranted against the calculations carried out by Bentwich (1964) and comparisons in terms of volumetric flow rates show a very good match. That author constructed an analytical solution under the same assumptions made here, although the referred numerical technique is not restricted to such limitations: only, for a given problem, an apprapriate computing mesh must be placed to map the domain of calculation / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1176098 bytes, checksum: f4af6c1315fb2c04cc38083433e1f89d (MD5) Previous issue date: 2003-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we analyze a heat exchanger type cylindrical evaporator usually employed on the domestic refrigerators. The internal flow occurs with a fluid in phase change process. Equations representing the problem under study are the equations of conservation of mass momentum and energy. The tool used to solve these differential equations is the generalized integral transform technique (GITT) produces hybrid solutions for both the hydrodynamic field as for the thermal field. The used model for the evaporator considers it as straight duct and with stratified flow where both phase liquid and vapor can flow with different too. To avoid mathematical complexity of modeling each phase separately is introduced the void fraction concept. The thermal and hydrodynamic fields are studied on the dimensional form and combine as a coupled problem. The thermal field is plotted against enthalpy. / Neste trabalho analisamos um trocador de calor do tipo evaporador cilíndrico, largamente utilizado em refrigeradores domésticos. O escoamento interno ocorre com um fluido em mudança de fase. As equações representativas do problema em estudo são as equações da conservação da massa, da quantidade de movimento e da energia. A ferramenta utilizada para solucionar estas equações diferenciais é a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT), que produz soluções híbridas tanto para o campo hidrodinâmico como para o campo térmico. O modelo considera que este evaporador é um tubo reto, com escoamento estratificado, onde ambas as fases, líquida e gasosa, podem escoar com velocidades diferentes. Para evitar a complexidade de se modelar cada fase separadamente é introduzido o conceito de fração de vazio. Os campos de velocidade e térmico são estudados na forma adimensional e formam um problema acoplado. O campo térmico é representado em função da entalpia.

O transporte pneumático de partículas sólidas tem sido frequentemente utilizado em diversas indústrias. Na última década, houve um aumento da demanda a favor da utilização otimizada dessa tecnologia, o que requer bom entendimento da dinâmica do escoamento da mistura gás-sólido em tubos e capacidade para predizer tal comportamento. A maioria dos modelos matemáticos que descrevem os fenômenos que ocorrem no transporte pneumático vertical são unidimensionais em regime permanente. No entanto, evidências experimentais sugerem que a suposição de não variação radial das variáveis básicas podem não ser verdadeiras. No presente trabalho realizaram-se as modelagem e simulação do transporte pneumático vertical considerando os perfis axiais e radiais das variáveis de escoamento. Procedeu-se à comparação entre os resultados obtidos com a simulação utilizando os modelos unidimensional e bidimensional. Considerando ainda as transferências convectivas de calor e de massa, foram efetuados os balanços de energia e de massa, estendendo-se o modelo para um secador pneumático vertical. Foram obtidas as variações axiais e radiais, das temperaturas e umidades do gás e das partículas. Efetuou-se também uma análise paramétrica da simulação, no que concerne à secagem pneumática vertical, não só com relação às variáveis de processo, como também às variáveis geométricas envolvidas. A análise paramétrica foi realizada utilizando planejamento fatorial e foram obtidas as influências das variáveis estudadas na umidade da partícula a 2,Omda entrada do secador. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: Pneumatic conveying of solid partic1es has been frequently used in chemical industries. The increase in the use in this unit operation requires the knowledge of the dynamic of the gas-solid flow in tubes. The mathematical models of vertical pneumatic conveying found in the literature mostly consider the flow stcady and one dimensional. However, experimental evidence suggest that radial profiles of the basic variables of the flow exists. In this work a model is proposed for vertical pneumatic conveying considering axial and radial profiles for gas and solid velocities, porosity and pressure. The results obtained from this two-dimensional model were compared with the ones from the one dimensional model. The conservation equation for energy and mass of water were written to extend the model to a pneumatic dryer. The results show the axial and radial variations of gas and solid temperatures, gas humidity and particle moisture content along the dryer. A parametric analysis of the simulation was realized involving process and geometric variables using fatorial planning. The results of the parametric analysis show the influence of each variable in the moisture content of the particles at 2,Omat the entrance of the dryer.

Orientadores: Antonio Carlos Bannwart, Edson Yoshihito Nakagawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T01:57:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndradeJunior_PauloHorade_M.pdf: 39117178 bytes, checksum: 0cf9d815238538a88d4db6a4c0f9cca4 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Foi pesquisado o escoamento ascendente, concorrente, padrão pistonado de ar com água e de ar com goma xantana, através de duto de seção anular concêntrica, nas posições horizontal, vertical e em cinco outras inclinações. O objetivo foram as medição das velocidades das bolhas de Taylor e a comparação como modelo de Zuber & Findlay. Um aparato foi projetado e construído. Consiste de um trecho de 4,5 m de dutos, limitado por duas válvulas esfera, formando a seção de testes. Esta faz parte de um duto anular concêntrico de 9 m de comprimento, formado por um tubo exterior ("casing") com diâmetro interno de 77,2 mm e por um tubo interior ("tubing") com 42,2 mm de diâmetro externo O aparato pode ser inclinado e fixado em várias diferentes posições, de acordo com o ângulo desejado. As velocidades superficiais das fases líquida e gasosa, assim como as frações de vazio, são medidas e plotadas no gráfico de Zuber & Findlay. Os coeficientes angulares Co, oriundos das retas de ajuste, são expostos em função da inclinação e tais curvas são comparadas com algumas publicações. É testada também a correlação de Hewitt, para o cálculo da fração de vazio a partir das velocidades superficiais e das propriedades das fases. Foram usadas as mesmas faixas de velocidades superficiais, nos escoamentos ar-água e ar-xantana, em cada uma das inclinações, possibilitando assim, a comparação dos resultados e a observação da influência das propriedades reológicas. Os resultados obtidas na inclinação vertical são comparados com a correlação de Khatib & Richardson / Abstract: Air-water and air-Xanthum Gum mixture in upward co-current slug flow through concentric annuli are experimentally studied in horizontal, vertical and five other inclinations. The goal is the determination of Taylor bubble velocity using electrical resistivity sensors for direct measurements and quick-closing ball valves for indirect measurements. A flow system consisting of a 4,5 m long test section, limited by two ball valves was designed and built. It is part of a 9 m long concentric annulus with 77,2 mm inside diameter casing (external pipe) and 42,2 mm outside diameter tubing (internal pipe). The whole system can be fixed in several positions, according to the inclination angle desired. The superficial velocities for air and liquid phases are controlled, the volumetric void fractions are measured and the slug veiocities are calculated and plotted against the mixture superficial velocities and compared with Zuber & Findlay mode!. The slop coefficients Co, found by linear regressions, are studied as a function of the inclination and compared with other publications. Hewitt's correlation for the void fraction as a function of the superficial velocities and the fluid properties is tested. For each inclination angle, tests were run both with air-water and air-Xanthum Gum solution using the same superficial velocity ranges, for comparison purposes and identification of the influence of rheological properties. For vertical flow, Khatib & Richardson correlation is compared with the results / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientadores: Fernando de Almeida França, Francisco Jose S. Alhanati / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T04:09:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Noronha_FranciscodeAssisFerreira_M.pdf: 16703771 bytes, checksum: 3640ff20c929a6b704de5f5550f71e7d (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Um modelo matemático foi desenvolvido para previsão e análise de desempenho de bombas hidráulicas a jato com sucção bifásica. Baseado na fenomenologia do escoamento, o modelo descreve o processo do escoamento no bocal, sucção e garganta-difusor do equipamento. As equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia são aplicadas, em uma formulação unidimensional, ao escoamento de misturas consideradas homogêneas. O modelo desenvolvido difere dos disponíveis para bombeamento de misturas bifásicas, por considerar os efeitos da compressibilidade da fase gasosa. Os dados experimentais levantados por Jiao (1988), testando modelos industriais de bombas a jato, na Universidade de Tulsa, foram utilizados para calibrar o modelo, gerando valores adequados para os coeficientes de dissipação implícitos nas equações. Os valores para estes coeficientes de dissipação foram obtidos com a minimização do desvio médio quadrático entre os valores medidos e calculados do parâmetro adimensional representativo do ganho de pressão dos fluidos succionados / Abstract: A mathematical model was developed to predict and analyze the performance of hydraulic jet pumps, when pumping two-phase mixtures. Based on the phenomenology of the flow, the model describes the flow through the nozzle, the suction and the throat-diffuser of the device. Equations for the conservation of mass, momentum and energy are applied to a homogeneous flow, in a one dimensional approach. The developed model takes into account the effects of the compressibility of the gas phase flowing throughout the pump. Experimental data collected by Jiao (1988), while testing industrial jet pumps at the University of Tulsa, were used to calibrate the model, generating the dissipative coefficients implicit in the equations. The adequate values for the coefficients were obtained by minimizing the squared deviation between the measured and the calculated values of the dimensionless parameter representing the pressure gain of the suctioned fluids / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo