Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:15:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290417.pdf: 9309382 bytes, checksum: 1dcf9ab9974981aff23d824052f02453 (MD5) / No presente trabalho são analisados escoamentos bifásicos ar-água, adiabático, na vertical ascendente em um único e sete micro-canais com diâmetros hidráulicos de 1,22 ± 4 µm. Para escoamentos monofásicos, são testados fluxos mássicos de 50 até 2000 kg/m2s para a água e de 20 até 130 kg/m2s para o ar. Para o escoamento bifásico, foram testados fluxos mássicos na faixa de 70 até 2500 kg/m2s com o título de gás variando entre 0 a 20%. Um sensor de impedância, operando no modo resistivo com freqüência de 15 kHz, permite a detecção dos padrões de escoamento bifásico e de um sinal equivalente à fração de vazio. Na análise da fração de vazio, os resultados mostram que os sinais elétricos normalizados variam satisfatoriamente com os diferentes títulos de gás testados. Paralelamente à análise dos sinais elétricos normalizados são confrontadas as correlações de Baroczy e Lockhart-Martinelli. Os valores para a queda de pressão, previstos pelas correlações de Friedel e Lockhart-Martinelli, concordam satisfatoriamente com os resultados experimentais. Para escoamentos bifásicos simultâneos no interior de sete micro-canais, são testados os fluxos mássicos, G, de 50, 100, 200 e 300 kg/m2s, com título de gás variando de 0 até 0,9 para G = 50 kg/m2s, 0 até 0,5 para G = 100 kg/m2s, 0 até 0,25 para G = 200 kg/m2s e 0 até 0,16 para G = 300 kg/m2s. Na predição da fração de vazio do escomento bifásico em sete micro-canais e na comparação da queda de pressão experimental é dada especial atenção ao modelo de mapas probabilísticos, utilizado por Niño (2002). Tal modelo baseia-se nas frações temporais dos regimes de escoamento, sendo estas obtidas através da análise fotográfica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:32:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245242.pdf: 3494880 bytes, checksum: 7e6f77766a4500897b8393ad80765472 (MD5) / A medição em tempo real das vazões mássicas em escoamentos bifásicos líquido-gás, sem a separação das fases, é a solução mais adequada para a redução dos custos e dos desperdícios, aumento da produtividade e melhora da qualidade da produção da tradicional indústria do petróleo e gás natural, justificando a substituição dos custosos e tradicionais separadores de fases. Nesse contexto, é proposto um sistema de medição de vazão composto de um tubo de venturi ou placa de orifício associados a um sensor de fração de vazio média, por impedância elétrica. O sensor opera no modo resistivo e é alimentado por um campo elétrico girante em quatro pares de eletrodos. Os resultados obtidos são comparados com as vazões medidas por rotâmetros instalados antes da seção em que é feita a mistura de ar e água. Apesar de não ser o objetivo principal do trabalho, foi demonstrada a capacidade de se utilizar o sensor de fração de vazio para fazer a identificação dos regimes de escoamento bifásico. Os testes foram realizados em uma bancada experimental de escoamentos bifásicos adiabáticos ar-água a pressões máximas de 3 bar e títulos inferiores a 0,011, na direção vertical ascendente e na horizontal. As vazões mássicas máximas para a água e o ar foram de 4000 kg/h e 50 kg/h, respectivamente, e os padrões de escoamento testados foram o borbulhado, o pistonado e o anular. O trabalho é dividido em duas partes: na primeira, é apresentada a calibração do sistema de medição de fração de vazio através de vávulas de fechamento rápido, sendo analisados os sinais provenientes do sistema transdutor, e, na segunda parte, é apresentado um estudo comparativo entre o venturi e a placa de orifício em sistemas bifásicos ar-água. Na última, são analisados os parâmetros bifásicos como o título, o fator de escorregamento e a vazão mássica total a partir de correlações e modelos da literatura. A comparação entre as vazões previstas por correlações e os resultados experimentais para os padrões borbulhado e pistonado indicam valores de RMS dos desvios de 6,8 % para a correlação de Chisholm (1967), com tubo de venturi na direção vertical ascendente, e de 5,5 % para a correlação de Zhang et al. (2005), com placa de orifício na mesma direção. When it comes to gas-liquid flow in the oil and gas conventional industry, the two-phase mass flow rate measurement on real time without separating them is the desirable solution in order to achieve cost reduction, avoid waste, increase production and reach excellence in the oil and gas transport. The fiscal requirement for precise measurements is the greater motivator to support research. With this purpose, a measurement system consisting of impedance void meter, a nonintrusive conductance type, applied to determine the mean void fraction and forecast method for identifying flow patterns coupled to venturi or orifice plate flow meter is employed to predict the phases flow rates. Results are compared with the flow rates measured by single-phase meters installed previously to the air-water mixture point. The measurement system was evaluated by an air-water experimental facility. Experiments included vertical upward and horizontal flow; annular, bubbly, churn and slug patterns; void fraction ranging from 2% to 95%; water flow rate ranging up to 4000 kg/h; air flow rate ranging up to 50 kg/h; and quality ranging nearly up to 1%. The work is divided into two major parts. The first one is devoted to the calibration of the void fraction measurement system by means of quick closing valves. The second one is devoted to the comparisons between venturi and orifice plate meters in air-water two-phase flow. Quality, slip ratio and overall mass flow rate analysis are performed in this second stage. The frictional root-mean-square errors (RMS) of mixture mass flow rate in vertical upward flow through venturi were 6,8 % for Chisholm (1967). In the orifice plate, the RMS errors of vertical flow were 5,5 % for Zhang et al. (2005).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:43:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235269.pdf: 2083841 bytes, checksum: 922898ff29eda5f92a2a318c252450ca (MD5) / O tubo venturi é um dispositivo comumente utilizado para a medição de vazão de escoamentos monofásicos. Nas últimas décadas, este dispositivo tem sido investigado para a determinação das vazões em escoamentos bifásicos. Alternativamente aos métodos convencionais de medição de vazão, o emprego do venturi visa à redução de custos e à maior flexibilidade operacional de equipamentos industriais que operam com sistemas bifásicos. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de um sistema de medição de vazão em escoamentos bifásicos utilizando-se o tubo venturi. Para tanto, escoamentos bifásicos ar-água, à pressão atmosférica e com título de gás de até 0,25%, foram estudados em uma seção de teste na posição vertical. O sistema de medição de vazão de escoamentos bifásicos consiste, além do tubo venturi, de um medidor de fração de vazio. Cinco modelos baseados na equação clássica para o cálculo da vazão de escoamentos monofásicos através de dispositivos deprimogênios, foram implementados para o cálculo da vazão dos escoamentos bifásico, nas condições testadas. As vazões calculadas pelos modelos foram comparadas com as vazões medidas pelos rotâmetros antes da mistura de ar e água. Também foram realizados testes em um tubo reto de seção circular e os resultados foram comparados com modelos de predição da queda de pressão. Referente à instrumentação da bancada experimental, atenção especial foi dada ao medidor de fração de vazio, cujo desenvolvimento representou uma parte importante do presente trabalho. O princípio de funcionamento deste medidor baseia-se na variação da impedância elétrica com a composição da mistura ar-água que escoa entre os eletrodos, que conectados a um circuito de processamento fornece um sinal de corrente-contínua proporcional à fração de vazio. A comparação dos resultados experimentais com os previstos pelos modelos testados, em relação às vazões, mostrou que os menores valores do RMS dos desvios foram de 7,4%, no caso do modelo de Zhang et al. (2005), e de 8,6%, no caso do modelo de Chisholm (1967).

Orientador: André Luiz Seixlack / Banca: Elaine Maria Cardoso / Banca: Henor Artur de Souza / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para simular o escoamento e a transferência de calor entre o fluido refrigerante e ar externo em regime permanente e transiente ao longo de evaporadores de tubos aletados comumente usados em refrigeradores domésticos do tipo frost-free e sistemas de ar condicionado. O escoamento do fluido refrigerante é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão do escoamento no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar úmido que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia que governam o escoamento do refrigerante são resolvidas, respectivamente, para o cálculo da velocidade, da pressão e da entalpia específica do fluido refrigerante. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para obter sua distribuição de temperatura. O modelo necessita ainda de equações constitutivas para o cálculo dos: fatores de atrito, coeficientes de transferência de calor para o ar e para o refrigerante, do coeficiente transferência de massa para a água e das propriedades termofísicas do refrigerante, do ar e da água. As equações governantes são integradas numericamente usando o método de Euler e o sistema de equações algébricas resultante é solucionado pelo método de Newton-Raphson. O modelo pode ser usado para: (a) determinar os parâmetros de desempenho do evaporador, tais como: capacidade de refrigeração, temperaturas de saída do refrigerante e do ar, dentre outros, desde que as condições de operação e os parâmetros geométricos... / Abstract: This work presents a numerical model to simulate the steady and transient flow and heat transfer between the refrigerant fluid and outside air along tube-fin evaporators commonly used in 'no-frost' household refrigerators. The refrigerant flow inside the tube is taken as one- dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the airflow crossing the outside of the tubes are taken into account. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The fundamental equations of mass conservation, momentum and energy conservation governing the refrigerant flow are solved in order to evaluate the velocity, pressure and specific enthalpy of the refrigerant fluid. The energy and mass (humidity) conservation equations for the air flow are solved in order to evaluate the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator, respectively. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain the wall temperature distribution. Furthermore, the model needs closer constitutive equations to calculate the friction coefficients, the refrigerant and air heat transfer coefficients, the water mass transfer coefficient and the refrigerant, air and water thermo-physical properties. The governing equations are integrated numerically using Euler's method and the resulting algebraic system of equations is solved by Newton-Raphson's method. The model could be used to: (a) determine evaporator performance parameters, such as: refrigeration load; outlet refrigerant and air temperatures; among others, since the evaporator operating conditions and dimensions are known. In this case a direct problem is solved from a set of inlet conditions for the refrigerant and also for the air; (b) determine the refrigerant mass flow rate along evaporator tubes, once its ... / Mestre

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-29. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:12Z : No. of bitstreams: 1 000847749.pdf: 3178546 bytes, checksum: df9a1fe5199988861e46d4041fa84d9a (MD5) / Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para simular o escoamento e a transferência de calor entre o fluido refrigerante e ar externo em regime permanente e transiente ao longo de evaporadores de tubos aletados comumente usados em refrigeradores domésticos do tipo frost-free e sistemas de ar condicionado. O escoamento do fluido refrigerante é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão do escoamento no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar úmido que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia que governam o escoamento do refrigerante são resolvidas, respectivamente, para o cálculo da velocidade, da pressão e da entalpia específica do fluido refrigerante. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para obter sua distribuição de temperatura. O modelo necessita ainda de equações constitutivas para o cálculo dos: fatores de atrito, coeficientes de transferência de calor para o ar e para o refrigerante, do coeficiente transferência de massa para a água e das propriedades termofísicas do refrigerante, do ar e da água. As equações governantes são integradas numericamente usando o método de Euler e o sistema de equações algébricas resultante é solucionado pelo método de Newton-Raphson. O modelo pode ser usado para: (a) determinar os parâmetros de desempenho do evaporador, tais como: capacidade de refrigeração, temperaturas de saída do refrigerante e do ar, dentre outros, desde que as condições de operação e os parâmetros geométricos... / This work presents a numerical model to simulate the steady and transient flow and heat transfer between the refrigerant fluid and outside air along tube-fin evaporators commonly used in 'no-frost' household refrigerators. The refrigerant flow inside the tube is taken as one- dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the airflow crossing the outside of the tubes are taken into account. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The fundamental equations of mass conservation, momentum and energy conservation governing the refrigerant flow are solved in order to evaluate the velocity, pressure and specific enthalpy of the refrigerant fluid. The energy and mass (humidity) conservation equations for the air flow are solved in order to evaluate the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator, respectively. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain the wall temperature distribution. Furthermore, the model needs closer constitutive equations to calculate the friction coefficients, the refrigerant and air heat transfer coefficients, the water mass transfer coefficient and the refrigerant, air and water thermo-physical properties. The governing equations are integrated numerically using Euler's method and the resulting algebraic system of equations is solved by Newton-Raphson's method. The model could be used to: (a) determine evaporator performance parameters, such as: refrigeration load; outlet refrigerant and air temperatures; among others, since the evaporator operating conditions and dimensions are known. In this case a direct problem is solved from a set of inlet conditions for the refrigerant and also for the air; (b) determine the refrigerant mass flow rate along evaporator tubes, once its ...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12-20Bitstream added on 2014-06-13T20:52:33Z : No. of bitstreams: 1 navas_ra_me_ilha.pdf: 639774 bytes, checksum: 43090434ef8a64a0d4f6594ac0f3cf47 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesse trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento transiente de fluidos refrigerantes no interior de trocadores de calor tubo capilar-linha de sucção. Os tubos capilares são largamente usados como dispositivos de expansão em sistemas de refrigeração e condicionamento de ar de pequeno porte. A análise do comportamento dinâmico do escoamento é de fundamental importância, pois os tubos capilares são usados em sistemas de refrigeração, que geralmente são controlados pelo método liga-desliga. O tubo capilar e a linha de sucção são considerados retos, horizontais e com diâmetros constantes e o escoamento é assumido unidimensional. O escoamento ao longo do tubo capilar é dividido em uma região onde o fluido refrigerante encontra-se no estado de líquido sub-resfriado e outra de escoamento bifásico líquido-vapor. O escoamento bifásico é considerado homogêneo e o fenômeno de metaestabilidade é desconsiderado. Uma variação do método de volumes finitos é usada na discretização das equações governantes. A solução do sistema de equações diferenciais é obtida ao longo dos tubos até que a condição de bloqueio seja alcançada, ou até que a pressão de evaporação seja atingida, caso o escoamento não esteja bloqueado. O modelo permite o cálculo, nos regimes permanente e transiente, da vazão em massa de fluido refrigerante ao longo dos tubos, das distribuições locais de pressão e do título ao longo do tubo capilar e de temperatura do refrigerante e temperatura da parede dos tubos capilar e linha de sucção, conhecidas a geometria dos tubos e as demais condições de operação. Os resultados obtidos para a condição de regime permanente são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Para esses casos, o desvio relativo médio encontrado para as vazões foi... . / This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant flow through capillary tube-suction line heat exchangers. Capillary tubes are commonly used as expansion devices in small refrigeration and air conditioning systems. Analysis of the flow dynamic behavior is very important, since the capillary tubes are used in refrigeration systems which generally are controlled by on-off method. Capillary tubes and suction lines are considered straight and horizontal with constant inner diameter, and the flow is assumed one-dimensional. The flow through the capillary tube is divided into a single-phase and a two-phase flow region. The homogeneous model is employed for the two-phase flow region, neglecting metastable flow phenomenon. The system of differential equations is solved using a modified finite volume method. The solution of the resulting system of discretized equations is marching along the tube until either choked flow or the established evaporation pressure is reached first. The model allows predicting, in steady and unsteady states, refrigerant mass flow rates, pressure, quality, refrigerant and wall temperatures distributions along the tubes, as a function of the heat exchanger geometry and operating conditions. Experimental date from the literature for steady flow are compared and discussed with numerical results. The discrepancies between measured and calculated mass flow rate has been found to be about 8,6 %, for concentric heat exchangers, and 5,7 % for lateral heat exchangers. Additionally comparisons between the transient and quasisteady modeling approaches are presented, and the values for the numerically evaluated mass flow rates have differed by about 2 %.

Orientador: André Luiz Seixlack / Banca: Gilmar Guimarães / Banca: João Batista Campos Silva / Resumo: Nesse trabalho apresenta-se um modelo numérico para a simulação do escoamento transiente de fluidos refrigerantes no interior de trocadores de calor tubo capilar-linha de sucção. Os tubos capilares são largamente usados como dispositivos de expansão em sistemas de refrigeração e condicionamento de ar de pequeno porte. A análise do comportamento dinâmico do escoamento é de fundamental importância, pois os tubos capilares são usados em sistemas de refrigeração, que geralmente são controlados pelo método liga-desliga. O tubo capilar e a linha de sucção são considerados retos, horizontais e com diâmetros constantes e o escoamento é assumido unidimensional. O escoamento ao longo do tubo capilar é dividido em uma região onde o fluido refrigerante encontra-se no estado de líquido sub-resfriado e outra de escoamento bifásico líquido-vapor. O escoamento bifásico é considerado homogêneo e o fenômeno de metaestabilidade é desconsiderado. Uma variação do método de volumes finitos é usada na discretização das equações governantes. A solução do sistema de equações diferenciais é obtida ao longo dos tubos até que a condição de bloqueio seja alcançada, ou até que a pressão de evaporação seja atingida, caso o escoamento não esteja bloqueado. O modelo permite o cálculo, nos regimes permanente e transiente, da vazão em massa de fluido refrigerante ao longo dos tubos, das distribuições locais de pressão e do título ao longo do tubo capilar e de temperatura do refrigerante e temperatura da parede dos tubos capilar e linha de sucção, conhecidas a geometria dos tubos e as demais condições de operação. Os resultados obtidos para a condição de regime permanente são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Para esses casos, o desvio relativo médio encontrado para as vazões foi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: This work presents a numerical model to simulate the unsteady refrigerant flow through capillary tube-suction line heat exchangers. Capillary tubes are commonly used as expansion devices in small refrigeration and air conditioning systems. Analysis of the flow dynamic behavior is very important, since the capillary tubes are used in refrigeration systems which generally are controlled by on-off method. Capillary tubes and suction lines are considered straight and horizontal with constant inner diameter, and the flow is assumed one-dimensional. The flow through the capillary tube is divided into a single-phase and a two-phase flow region. The homogeneous model is employed for the two-phase flow region, neglecting metastable flow phenomenon. The system of differential equations is solved using a modified finite volume method. The solution of the resulting system of discretized equations is marching along the tube until either choked flow or the established evaporation pressure is reached first. The model allows predicting, in steady and unsteady states, refrigerant mass flow rates, pressure, quality, refrigerant and wall temperatures distributions along the tubes, as a function of the heat exchanger geometry and operating conditions. Experimental date from the literature for steady flow are compared and discussed with numerical results. The discrepancies between measured and calculated mass flow rate has been found to be about 8,6 %, for concentric heat exchangers, and 5,7 % for lateral heat exchangers. Additionally comparisons between the transient and quasisteady modeling approaches are presented, and the values for the numerically evaluated mass flow rates have differed by about 2 %. / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T01:27:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:08:25Z : No. of bitstreams: 1 174057.pdf: 23518672 bytes, checksum: a5679dd878959c29a1cab6ea212d8e45 (MD5) / Este trabalho divide-se em duas partes, na primeira parte é apresentado um método para determinação de permeabilidade intrínseca baseado em modelos de gás em rede. Mostra-se que estes modelos possuem um comportamento que pode ser descrito pelas equações de Navier-Stokes para baixo número de Mach. O método foi utilizado para determinação de permeabilidade de rochas de reservatório petrolíferos e os resultados comparados com dados experimentais. Também na primeira parte é apresentado o modelo de rede BGK (Lattice Boltzmann). Baseado na equação de Boltzmann este método permite a integração numérica da equação de Navier-Stokes. São apresentados resultados para escoamentos em uma cavidade quadrada e também a formação das esteiras de vórtices de von-Karman. Na segunda parte, é proposto um novo modelo para a simulação de fluidos imiscíveis baseado na idéia de um campo de mediadores que simulam interações a longa distância utilizando regras locais. Este modelo permite, além disso, o controle da tensão interfacial e da espessura da interface. A dinâmica do modelo é descrita e são apresentados resultados de simulações de diversos casos, incluindo a verificação da lei de Laplace, o fenômeno de coalescência, interações de pares de fluidos molhante/não-molhante com superfícies sólidas e a formação de uma gota sob a ação da gravidade. Estes resultados são comparados com os dados disponíveis.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2007. / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:40:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273661.pdf: 9786575 bytes, checksum: 486f5aaf5031e6cd28d901ca3ca49a90 (MD5) / O estudo da lubrificação por filme fluido em componentes mecânicos é de fundamental importância na análise do comportamento dinâmico e na determinação das perdas devido ao atrito entre as partes móveis. Em muitos casos, gases presentes no sistema podem interagir com o óleo e alterar significativamente as características da lubrificação # pela sua dissolução e desprendimento no óleo, com a formação de bolhas e até mesmo de espuma. Adicionalmente, em regiões de baixa pressão o lubrificante perde a capacidade de escoar como um filme contínuo, ocorrendo o fenômeno da cavitação. De um modo geral, o fenômeno da cavitação é tratado em modelos numéricos através das condições de contorno para a equação da pressão, que então é usada somente para o cálculo na região de filme pleno, e não para todo o domínio de solução, como seria desejável. Diversos critérios estão disponíveis para tanto, e os resultados freqüentemente são sensíveis à condição escolhida. O presente trabalho propõe o estudo da cavitação considerando as mudanças que o lubrificante sofre ao longo do escoamento no componente sendo lubrificado, considerando a liberação de gás pelo líquido e a existência de um escoamento bifásico. O modelo numérico proposto trata a mistura líquido/gás como um fluido homogêneo, cujas propriedades são calculadas em médias baseadas nas propriedades das fases constituintes. O modelo então resolve numericamente a equação da lubrificação pelo método dos volumes finitos, considerando as propriedades do fluido variáveis e sem utilizar qualquer condição de contorno intermediária O lubrificante é considerado uma mistura de óleo e refrigerante, que é bastante conhecida e amplamente estudada por sua importância em problemas de lubrificação e transferência de calor em sistemas de refrigeração. Por exemplo, na dinâmica do pistão em compressores alternativos, o lubrificante é responsável por evitar o vazamento de gás pela folga entre o pistão e o cilindro, e também deve favorecer um baixo consumo de energia reduzindo o atrito entre as partes móveis. Para avançar no entendimento do modelo bifásico, inicialmente estuda-se a lubrificação em geometrias simplificadas, como a de um mancal radial parcial, e gradativamente as simplificações são relaxadas, aplicando-se o modelo aos mancais radias plenos, onde comparações com resultados experimentais são possíveis, finalmente avançando para a solução do movimento do pistão no interior do cilindro de um compressor alternativo de refrigeração. Os resultados obtidos são comparados com aqueles obtidos utilizando métodos usuais de lubrificação, como as condições de contorno de Reynolds. Os principais parâmetros operacionais e o comportamento da mistura são variados em simulações e os resultados são apresentados e discutidos, com atenção especial a sua relação com as propriedades do fluido. O modelo explora a diferença no comportamento dos componentes estudados para duas misturas distintas de óleo e refrigerante, e também sua distinção para soluções considerando óleo puro.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:02:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 288467.pdf: 1925164 bytes, checksum: e3bf03e51b4899869f4a884e65a0d1f7 (MD5) / Devido à importância energética do petróleo no mundo, um grande número de estudos sobre o escoamento bifásico em meios porosos têm sido desenvolvidos. Contudo, ainda não há compreensão plena dos mecanismos associados a este tipo de escoamento, como por exemplo, a formação de emulsões e espumas em reservatórios de petróleo, que causam inconvenientes operacionais dentro da indústria petrolífera e apresentam um desafio tecnológico. Neste trabalho de dissertação foi analisado um dos principais mecanismos de quebra de gotas e bolhas dentro de um meio poroso, que ocorre quando um fluido não molhante atravessa uma garganta de poro inicialmente preenchida por um fluido molhante, mecanismo conhecido pela literatura como snap-off. Experimentos de drenagem (óleo/ar e óleo/água) foram conduzidos em um micromodelo, estrutura artificial que busca certa representatividade do meio poroso e proporciona uma adequada visualização do comportamento da interface ao longo do escoamento. Uma vez que o snap-off ocorre em escala de poro, foi fabricado um micromodelo em acrílico constituído de um canal triangular com garganta, representando uma garganta de poro. Nos experimentos foram utilizados quatro óleos minerais, de diferentes propriedades e variou-se a vazão volumétrica a fim de obter diferentes números capilares na garganta. Foram investigadas as influências de propriedades relacionadas aos fluidos e ao escoamento no mecanismo do snap-off, como viscosidade dinâmica, tensão interfacial e número capilar. Pôde-se avaliar a influência destes parâmetros no tamanho das bolhas formadas, bem como no tempo para a quebra destas e freqüência associada. Estes resultados permitem conhecer as características das bolhas formadas em função dos parâmetros operacionais ao longo da extração do petróleo.