Orientadores: Luis Felipe Feres Pereira, Milton da Costa Lopes Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-26T10:27:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_CesarGuilhermede_D.pdf: 4007617 bytes, checksum: c8dabf7f41e25a58233f9366fd63f58e (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Nesta tese estudamos escoamentos miscíveis incompressíveis em meios porosos rígidos e heterogêneos. Na primeira parte desta tese consideramos as simulações numéricas deste tipo de escoamento e novos métodos numéricos são propostos, implementados e comparados com outros procedimentos numéricos já conhecidos. Na segunda parte deste trabalho estudamos a dinâmica que governa o processo de mistura macroscópica (a macrodis-persão) na escala de campo. Novos resultados foram obtidos para problemas lineares e não lineares. Os principais resultados da primeira parte deste trabalho são: - Formulação de novos métodos do tipo Euleriano-Lagrangiano para a discretização temporal de equações do tipo transporte-difusão (equações associadas à concentração de um dos fluidos). Introduzimos o Método Modificado das Características com Ajuste de Massa no Passo de Transporte (MMOCAA) para escoamentos miscíveis. Este método permite uma conservação global de massa ao final de um estágio de transporte seguido por um passo de difusão. Este procedimento computacional é tão competitivo quanto o Método Modificado das Características (MMOC), que não conserva a massa dos fluidos como uma identidade. Em seguida introduzimos o Método Euleriano-Lagrangiano com Conservação Local de Massa {LCELM). Este método possui um estágio de transporte localmente conservativo, baseado na construção numérica de tubos no espaço tempo onde se dá o transporte dos fluidos. - Formulação de novas técnicas de decomposição de domínios para equações elípticas de segunda ordem. Elementos finitos mistos e híbridos são usados para a discretização espacial destas equações. Os novos procedimentos de decomposição são propostos para tratar dos problemas de álgebra linear inerentes a cada passo de tempo de simulações numéricas. Estes procedimentos são naturalmente paralelizáveis. Introduzimos o Método dos Gradientes Conjugados com Pré Condicionamento, combinado com condições de interface (entre os subdomínios) do tipo Robin (GCP-Robin). Este método usa a técnica de superposição entre os subdomínios e é empregado no cálculo do campo de velocidades que aparece nas equações que governam o escoamento. Verificamos a eficiência do esquema GCP-Robin comparando as simulações numéricas deste método com as do GCP usual. Para resolvermos o estágio difusivo da equação da concentração nós introduzimos um outro método numérico. Este método, de implementação simples, não apresenta superposição entre os subdomínios e é baseado em iterações por faces dos elementos. Um novo simulador computacional, que faz uso dos novos métodos numéricos descritos acima, foi desenvolvido e utilizado na investigação do escoamento miscível em problemas na escala de campo. Este é o objeto da segunda parte deste trabalho. Os resultados abaixo foram estabelecidos por meio de uma metodologia que combina simulações numéricas com alta resolução e uma abordagem estocástica para a modelagem das propriedades geológicas dos meios porosos: - Mostramos que a presença da dispersão hidrodinâmica no problema do traçador passivo não altera as leis de escala que governam o comportamento assintótico (no tempo) do crescimento da região de mistura. - Mostramos que, dependendo da importância relativa entre as heterogeneidades geológicas e a não linearidade presente nas equações que modelam o escoamento, diferentes regimes de mistura podem ocorrer. Para formações rochosas muito heterogéneas determinamos que o escoamento miscível não linear apresenta as mesmas leis de escala, para o crescimento da região de mistura, que as leis já conhecidas para o problema linear. A importância destes resultados no contexto do problema de tranferência de escalas para fluxos em meios porosos é discutida. / Abstract: In this thesis we study incompressible miscible displacement in rigid, heterogeneous porous media. In the first part of this thesis we consider numerical simulations of this type of displacement and new numerical methods are proposed, implemented and compared with known numerical procedures. In the second part of this work we study the dynamics of the growth of the size of the region where fluids mix macroscopically (the macrodispersion) in large scale (field) problems. New results have been obtained for both linear and nonlinear problems. The most important results of the first part of this thesis are: - Formulation of new Eulerian-Lagrangian methods for the time discretization of transport-diffusion equations (related to the concentration of one fluid in the mixture). We introduce the Modified Method of Characteristics with Adjusted Advection (MMOCAA) specifically designed for miscible displacement problems, allowing for a globally mass conserving procedure which inherits the computational competitiveness of the standard Modified Method of Characteristics (MMOC). The MMOC does not conserve the mass of fluids as an identity. Next, we introduce the Locally Conservative Eulerian-Lagrangian Method (LCELM). This method has a locally conservative transport step which is based in the numerical construction of space-time tubes for the transport of fluids. - Formulation of new domain decomposition techniques for elliptic equations of second order. Hibridized mixed finite elements are used for the spatial discretization of these equations. The new techniques are proposed to handle in a naturally parallelizable fashion the linear algebraic problems arising at each time step of a simulation. The Robin-PCG domain decomposition method (Robin interface condition combined with the pre-conditioned Conjugated Gradient method) with overlap amon subdomains is proposed for the velocity field computation. The effectiveness of the Robin-PCG scheme is illustrated by numerical comparisons with the standard PCG method. A non-overlapping, edge-based procedure of simple implementation is introduced for the numerical solution of the diffusion step of the concentration equation. A new simulator, which uses the new numerical methods described above, was developed and used in the investigation of field scale flow and transport problems. This is the object of the second part of this thesis. The following results have been established by a methodology which combines high resolution numerical simulations and a stochastic approach for the purpose of modeling the geological properties of porous media: - We show that the hydrodynamic dispersion tensor in the passive tracer flow problem does not change the scaling laws governing the asymptotic behavior (in time) of the growth of the mixing region. - We show that, depending on the relative importance between the geological heterogeneities and the nonlinearity which is present in the flow governing equations, distinct mixing regimes may occur. For heterogeneous formations with large heterogeneity strengths we determine that the nonlinear miscible displacement has the same scaling laws for the mixing region growth as the known scaling behavior for linear problems. The importance of these results for the scale-up problem of porous media flow are discussed. / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: Eugenio Spano Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T14:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_LourencoGobira_M.pdf: 4043563 bytes, checksum: 2103cfab5b11a0211755324a0f6a0a81 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A literatura especializada em escoamentos é rica em trabalhos experimentais e numéricos sobre escoamentos forçados em dutos curvos e helicoidais. No entanto não foi encontrado pelo autor dados experimentais ou numéricos sobre escoamentos em canais helicoidais com superficie livre. O presente trabalho realizou uma série de 18 testes experimentais, utilizando dois canais diferentes e quatro fluidos de trabalho, mediu a posição da interface e a vazão em cada escoamento e estimou a velocidade média e o fator de atrito correspondente. Variando a curvatura e a torção do canal, a densidade, viscosidade e vazão dos fluidos de trabalho obteve uma variação do número de Reynolds, Re, de 45 100000 caracterizando escoamentos tanto larninares quanto turbulentos. Baseados nos resultados experimentais propôs uma correlação para a razão entre o fator de atrito calculado e o fator de atrito para tubo reto, felf" baseado no número de Dean, De. A técnica de medição mostrou-se adequada para o escoamentos em canais helicoidais principalmente com altos valores de Reynolds. A forma da interface mostrou-se muito mais inclinada nos escoamentos turbulentos do que nos escoamentos laminares. A correlação para o fator de atrito mostrou boa concordância com os dados experimentais. Para todos os casos a correlação apontou fclf;; > 1, que está de acordo com o efeito provocado pela curvatura do canal / Abstract: The specialized literature in fluid flow has many numeric and experimental works on forced fluid flow in curved and helical ducts. The author has not found any experimental or numerical data in helical channels fluid flow with free surface. The present work accomplished a 18 experimental tests, using two different helical channels and four different fluids, it measured the interface position at each test and estimated the average of velocity and the friction factor at each test. Varying the curvature and the torsion channel, density, viscosity and flow rate of the fluids it was obtained a Reynolds number ranging ITom 45 to 100000 characterizing 9 laminar flow tests and 9 turbulent flow tests. Using the experimental results it was proposed a correlation for ratio between the calculated friction factor and the friction factor for straight tube, fc/fs, based on the Dean number, De. The measurement technique has shown to be adequate for the fluid flow in helical channels mainly to the flows with high Reynolds number. The obtained interface shape was very more inclined in turbulent flows than in laminar flow. The friction factor correlation is in good agreement with experimental results. For all the cases a fc/fs> 1 appeared, that is in agreement with the effect provoked by the channel curvature / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Sandra Lucia da Cruz, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T02:33:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cariati_SergioAmor_M.pdf: 2930649 bytes, checksum: cccc385f35c41aa9c2b9f80d7ce20260 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Redes de tubulações são equipamentos de grande importância para as indústrias Química e Petroquímica, sendo freqüentemente utilizadas para transportar petróleo, gás natural e outros produtos, por extensões de até milhares de quilômetros. Um dos aspectos fundamentais da operação e controle destas tubulações é o sistema de detecção de vazamentos. Rupturas podem ocorrer devido a variações bruscas de pressão, ação corrosiva ou manutenção inadequada, causando sérios prejuízos econômicos e ecológicos, principalmente se o vazamento não for rapidamente detectado e reparado. No presente trabalho transientes de pressão foram detectados e analisados por computador ¿on-line¿ quando da ocorrência de vazamento em uma tubulação de PVC de 1250 m de comprimento. O equipamento de detecção se constituiu de 04 transdutores de pressão acoplados a um microcomputador PC contendo uma placa ADA e de um programa de aquisição de dados, desenvolvido no laboratório, que permite analisar em detalhe o comportamento transiente da tubulação. Perfis de transiente de pressão foram analisados para várias condições de operação da tubulação (vazão de líquido, vazão e posição do vazamento) para os casos em que o fluido transportado era: (1) líquido (água); (2) misturas ar-água, com várias condições de injeção do ar na tubulação. Os resultados obtidos mostraram que para tubulações transportando líquidos, a técnica desenvolvida detecta prontamente vazamentos da ordem de 10%, para Re na faixa de escoamento laminar, e vazamentos de até 2% para Re na faixa de escoamento turbulento... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Pipeline networks are very to Chemical and Petrochemical Industries as they are used to transport oil, solvents, natural gas and other dangerous chemicals products from producing fields or plants to consumers through distances of thousands of kilometers, even in highly populated regions. Pipeline supervision and control are then one of the most important aspects of pipeline operation. Leaks must be readily detected and flow stopped. In the present work pressure transients were detected and analysed though on-line computer techniques, when a leak occurs in a 1250 m long PVC pipeline. The detection equipament consisted of 04 pressure transducers connected to a PC microcomputer through an ADA converter and of a data acquisition software which permits to analyse in detail the transient behavior of the pipeline. Pressure transient profiles were analysed for various operation conditions of the pipeline (liquid flow rate, leak flow rate and leak position) when the fluid which was transported was: (1) liquid (water); (2) air-water mixture, with various conditions of air injection in the pipeline. The results shows that when the pipeline in transporting liquids leaks as small as 2% of the nominal flow can be detected when the flow in the pipeline is turbulent, and leaks as small as 10% when the flow is the laminar one... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital dissertation / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Eugenio Spano Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T23:56:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MelgarejoMorales_RigobertoEleazar_D.pdf: 8900310 bytes, checksum: 9f57b0d7b80e8430b0d0c8941dda51e1 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho é realizado uma simulação numérica do escoamento com superficie livre completamente desenvolvido em um canal helicoidal de seção retangular, em regime laminar e turbulento. As equações de conservação foram escritas para um sistema de coordenadas ortogonais locais. O sistema de equações foi discretizado e resolvido pelo método de volumes fmitos com o esquema ln'brido de interpolação, implementados no PHOENICS-CFD. A interface livre é calculada utilizando o algoritmo HOL (Height-Of-Liquid). As simulações numéricas foram realizadas para fluidos com viscosidade de 1 a 100cP e Reynolds de 352 a 45500. A turbulência é modelada com o modelo de duas equações 1(-E para baixo números de Reynolds com uma correção devido ao efeito da curvatura. As simulações mostram que o método utilizado, quando comparado com dados experimentais, calcula satisfatoriamente a localização da interface. Apresenta-se os campos da velocidade média, do escoamento secundário, da energia cinética turbulenta e da dissipação e produção da energia cinética turbulenta. A partir dos resultados numéricos calcula-se o fator de atrito local e médio / Abstract: A numerical simulation of the fully developed flow in an open helical channel with rectangular cross section is accomplished, for the laminar and turbulent regime. The conservation equations are written in a local orthogonal coordinate system. The conservation equations are solved by the finite volume method with the hybrid scheme of interpolation, implemented in PHOENICS-CFD. The ftee surface is calculated using the HOL algorithm (Height-Of-Liquid). The numerical simulations were accomplished for fluids with viscosity varying ftom 1 to 100cP and Reynolds ftom 352 to 45500. The turbulence is modeled by two equations k-E model for low Reynolds numbers with a correction due to the effect of the curvature. The numerical results for the tree surface position agrees within :t4 mm against the experimental data. The averaged axial velocity and the secondary flow fields are presented, as well as the turbulent kinetic energyand the dissipation of the turbulent kinetic energy. Finally the local and the averaged ftiction factors are presented. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / In this thesis we study systems where some form of disorder or non-homogeneity has a significant role at the complexity of the structural building or of the dynamics regulation of the system. First, we study the dynamics of Boolean networks, where the rules to update the state of the nodes are randomly chosen and control the global behavior of the system. At the critical threshold, and near to it, we propose that the transition to the critical regime can be characterized by the divergence of the relaxation time Tr. Based on simple scaling arguments, we show that the cumulative probability distribution of Tr decays as a power-law , with exponent iqual -1, for the annealed model at the critical region. Then, we study a novel method for network decomposition, which we apply to scale-free networks, that have the broad degree distribution as a fundamental feature. This method consists in a simultaneous and iterative remotion of groups of nodes with degree K until there are no more nodes with this degree in the network. Thus, we define new variables that characterize the process of decomposition and we obtain a set of well define exponents and parameters. From the behavior of these variables we can see, through some mathematical manipulations, that our method is self-consistent, serving as a useful tool for the study of the structural features of the network. At last, we study the backbones of the percolation cluster, where we use a network model with layers arranged in a disorderly way to represent some kind of anisotropy resistance to the percolation. Our numerical results indicate a break at the universality class on the fractal dimension and on the mass distribution of the backbones. / Nesta tese estudaremos sistemas onde alguma forma de desordem ou nÃo-homogeneidade tem um importante papel na complexidade da formaÃÃo estrutural ou da regulagem dinÃmica do sistema. Primeiramente estudaremos a dinÃmica das redes Booleanas, onde as regras de atualizaÃÃo escolhidas aleatoriamente controlam o comportamento global do sistema. Na condiÃÃo crÃtica e prÃximo dela, propomos que a transiÃÃo para o regime crÃtico pode ser caracterizado pela divergÃncia do tempo de relaxaÃÃo Tr. Baseados em simples argumentos de escalonamento, mostramos, alÃm de outros resultados, que a probabilidade acumulativa da distribuiÃÃo de Tr decai como uma lei de potÃncia, com o expoente igual a -1, para o modelo annealed na regiÃo crÃtica. Em seguida estudamos um novo mÃtodo de decomposiÃÃo de redes aplicado Ãs redes livres de escalas, onde a ampla distribuiÃÃo de conectividade à um aspecto fundamental. O mÃtodo consiste basicamente na retirada simultÃnea e iterativa de grupos de vÃrtices com um determinado grau K de conectividade atà que nÃo haja mais sÃtios com este mesmo grau de conectividade na rede. Deste modo, definimos algumas variÃveis que caractarizam o processo de decomposiÃÃo e obtemos uma sÃrie de expoentes e parÃmetros bem definidos. A partir do comportamento destas variÃveis pudemos constatar por meio de algumas manipulaÃÃes matemÃticas que nosso mÃtodo à auto-consistente, servindo como Ãtima ferramenta para estudo dos aspectos estruturais de uma rede. Por fim, estudamos os backbones, onde utilizamos um modelo de rede em que a desordem està no arranjo aleatÃrio de camadas fÃceis e difÃceis à percolaÃÃo. Os resultados numÃricos indicam a quebra na classe de universalidade da geometria fractal e da distribuiÃÃo de tamanhos de massa do backbones e tambÃm um comportamento assintÃtico da dimensÃo fractal no limite de grandes valores de massa e/ou anisotropia.

O esgotamento das reservas de petróleo, bem como o impacto ambiental que o seu processamento provoca, tem induzido a busca por fontes alternativas de energia para substituir os fósseis de petróleo como combustível automotivo. No Brasil, o crescimento do agronegócio e o consequente uso dos seus produtos e resíduos de fontes vegetais, favoreceram incríveis descobertas tais como matérias-primas para biocombustíveis, incluindo bioetanol derivado de cana de açúcar e biodiesel de óleos vegetais. Neste sentido, o biodiesel tem recebido bastante destaque nos últimos anos. O objetivo do presente estudo foi a para produção de biodiesel de óleo de soja empregando metanol ou etanol como álcoois pressurizados, além da análise da influencia da adição de água nas melhores condições alcançadas. Para tal, uma unidade experimental de bancada foi construída. Para investigação das variáveis que influenciam o rendimento das reações no sistema estudado, um planejamento fatorial 23 foi adotado, no qual foram investigados os efeitos da temperatura (180 e 300°C), do tempo de residência (10 minutos e 1 hora), da razão molar óleo:etanol (1:10 e 1:50), e da concentração de água (0 a 10% massa em relação ao óleo) sobre a conversão em ésteres da reação, que foi monitorada por cromatografia gasosa de alta resolução. Observou-se que a temperatura tem forte influência na conversão em ésteres da reação, com os melhores resultados para metanol ou etanol (95% de conversão) tendo sido obtidos na temperatura de 300°C. A adição de agua (2,5 e 5,0% em relação ao óleo) ocasionou um leve aumento na conversão (98%) para ambos metanol e etanol. Então, conclui-se então, que condições similares no rendimento do biodiesel de óleo de soja em reator batelada foi obtido utilizando metanol ou etanol pressurizados em condições supercriticas. Este trabalho também propõe uma nova metodologia para análise de acilgliceróis. / The depletion of petroleum reserves coupled with the environmental impact caused by the form of its industrial processing lead a frantic search for alternative energy sources to replace fossil petroleum as automotive fuel. In Brazil, the growth of agribusiness and the consequent use of its products and resides of vegetable sources, brought exciting discoveries such as feedstock biofuels, including bioethanol derived from sugar cane and biodiesel from vegetable oil. In this since, the biodiesel has been receiving singular attention at last years. The objective of this present study was producing biodiesel from soybean oil using methanol or ethanol as alcohol pressurized beyond the analysis of the influence of added water under optimum conditions achieved. For such, an experimental unity was built. To investigate the variables influencing in the yield of the reaction in the system studied, an experimental planning using 23 arranged was adopted, in which was investigated the effects of temperature (220 and 300°C) residence time (10 minutes and 1 hour) and molar ration (oil/alcohol) (1:10 and 1:50). After, the addition of water to the system (0 to 10% in relation to oil) was also evaluated on the conversion to esters, which was monitored by high resolution gas chromatography. It was observed that temperature has a strong influence on the conversion of esters with the best results for methanol or ethanol (95% conversion) were obtained at a temperature of 300°C. Addition of water (2,5 and 5,0% in relation to oil) caused a slight increase in conversion (98%) for both methanol and ethanol. Then was concluded that similar results in the yields of biodiesel from soybean oil in batch reactor was obtained from both methanol or ethanol pressurized as supercritical conditions. This work proposes a new methodology for acylglycerols analysis.

Orientador : Milton da Costa Lopes Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-01T13:21:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_LucasCataodeFreitas_M.pdf: 1725070 bytes, checksum: bab8028f2635d4308fdc28a2881a37b7 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A presente dissertação de mestrado trata sobre as equações quas_geostróficas, um sistema de equações integro-diferenciais que se propõe como modelo para o processo de formação de frentes em larga escala na atmosfera. Estas equações possuem uma estrutura semelhante ao sistema de equações da dinâmica dos fluidos ideais e incompressiveis em duas dimensões espaciais, mas com relações de escala que tem uma analogia importante com as equações em tres dimensões espaciais. Uma questão importante presente na literatura é a possibilidade de formação espontanea de singularidades em soluções inicialmente suaves das equações quasegeostróficas, em analogia com a famosa questão análoga para 3D Euler e Navier-Stokes. O objetivo principal da dissertação é examinar o surpreendente Teorema de Cordoba (D. Cordoba, Ann. Of Math., 148 (1998) 1135-1152), que estabelece a impossibilidade de formação de singularidades pelo processo de blow-up hiperbólico simples, que havia sido proposto e estudado numericamente como o mecanismo provável para formação de singularidades / Abstract: Nonexistence of simple hyperbolic blow-up for the quasigeostrophic equation. This master dissertation deals with the quasigeostrophic equations, a system of integro-differential equations that has been proposed as a model for the process of large-scale front formation in the atmosphere. These equations have a structure that resembles the system of two dimensional incompressible and ideal fiuid dynamics but, in their scaling behavior, they bear an important analogy with the three dimensional equations. An important problem of current interest is the possibility of spontaneous singularity formation in initially smooth solutions of the quasigeostrophic equations, a problem bearing similarity with the celebrated analogous problem regarding solutions of 3D Euler and Navier-Stokes. The main objective of this dissertation is to examine the unexpected Cordoba Theorem (D. Cordoba, Ann. of Math. 148 (1998), 1135-1152), where it was established the impossibility of sin gularity formation through simple hyperbolic blow-up, which had been previously proposed and numerically investigated as a probable mech anism for singularity formation / Mestrado / Mestre em Matemática

Orientador: Jose Roberto Nunhez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T04:59:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rudinger_AntonioCarlosdeAndrade_M.pdf: 2677684 bytes, checksum: 5c4642641223b8c95f62ef0007f20f98 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Agitação e mistura são o coração da indústria química, e provavelmente os equipamentos para esses fins são os mais antigos que se possa imaginar quando se fala em processamento de matérias primas visando-se a obtenção de produtos. Devido à sua grande importância para a indústria, os processos vem se desenvolvendo ao longo do tempo e, nas últimas décadas, técnicas computacionais tem sido utilizadas para o projeto e otimização desses equipamentos. Em especial destaca-se a fluido-dinâmica computacional - CFD (Computational Fluid Dynamics). Este trabalho tem como objetivo a aplicação de técnicas de CFD para o estudo de sistemas com agitadores tipo âncora, utilizados em geral para fluidos altamente viscosos e, portanto com alto consumo de energia. O estudo por sua vez, através do entendimento dos fluxos no interior do tanque, tem como objetivo propor soluções e modificações a fim de melhorar a mistura e minimizar o gasto de energia no processo. O pacote computacional CFX 4.4. foi empregado como ferramenta de CFD para a realização dos estudos contidos neste trabalho, tendo sido obtidos resultados esclarecedores dos fenômenos envolvidos e coerentes com os dados experimentais disponíveis em literatura. Conclui-se que as ferramentas utilizadas são apropriadas para o estudo de tanques agitados e que possibilitam tanto o projeto como também a otimização de sistemas existentes, com economia de tempo e dinheiro. Quando comparada à técnicas experimentais, a técnica provou fornecer resultados precisos e confiáveis. A sugestão para estudos futuros é o cálculo simultâneo de reações químicas, para o entendimento de reatores químicos, especialmente em reações onde a viscosidade varia com o tempo / Abstract: Stirred vessels and mixing systems are the core of the chemical industries, and probably they are the oldest equipment in chemical processing for desired products. Due its great importance to the industry, these processes have been developed through the time, and in the last decades, computational techniques have been used in the project and optimization of these equipments. Particularly the Computational Fluid Dynamics - CFD. The objective of this work is to apply CFD techniques in the study of systems agitated by anchor impellers, generally used for higWy viscous fluids and therefore with high power consumption. The study has the objective to propose changes in the system so mixing can be optimized and the power consumption minimized, through the understanding of the flow pattems inside the tank. The computational package CFX 4.4. has been used as a CFD tool to generate the numerical results, which are useful to clarify the phenomena and are coherent with experimental data available in the literature. The study showed that the tools that have been used are appropriated to the study of stirred vessels and are able to design new systems and optimize actual systems, leading to money and time saving. .When compared to experimental techniques, the tools used showed that it is able to provide precise and reliable results. The suggestion for future studies is the simultaneous calculus of chemical reactions, which can lead to a better understanding of chemical reactors, especially those in which viscosity varies along time / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Vivaldo Silveira Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-02T12:33:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scariot_MarleiRoling_M.pdf: 27790527 bytes, checksum: 4fcefaf7400da1dec2143bc2b4d8289d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O traballio consistiu na identificação da ordem e linearidade de curvas de reação, da temperatura de saída do produto, obtidas sob perturbações individuais das vazões mássicas e das temperaturas do produto e do fluido térmico no processo de aquecimento em Trocador de Calor a Placas (TCP), e na avaliação do perfil de temperatura interno do produto em regime transiente e permanente, através da adequação de simulador dinâmico para diferentes concentrações de três fluidos alimentíciosnão Newtonianos (pectina, goma-Xantana, k-Carragena). Este estudo direcionou análises de caracterização do comportamento transiente para futuras análisesde sintonia de diferentes modos de controles. / Abstract: The work consisted in the identification of the order and linearity of the outlet temperature reaction curves afier disturbances in the flow rate and inlet temperatures of product and thermal fluid in the heating process in Plate Heat Exchanger (PHE), and the evaluation of the product internal temperature profile by adaptation of dynamic simulator, for different concentrations of tbree non-Newtonian food fluids (Pectin, gum-Xanthan, k- Carragena). This study aimed the characterization of the transient behavior to future analyses of tuning of different sort of controllers. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Milton Mori, Henry França Meier / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T16:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peres_AlexandredePaula_D.pdf: 4006667 bytes, checksum: cea470fc549f4246fc4881f41e89e239 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho se propôs a estudar o escoamento do gás em ciclones em duas frentes: por intermédio do mapeamento do campo de velocidades em um ciclone instalado em uma planta semi-piloto de uma unidade da PETROBRAS-SIX e por meio do desenvolvimento de um modelo tluidodinâmico computacional (CFD) tridimensional, amparado pelos resultados experimentais obtidos nesse trabalho e de resultados disponíveis na literatura. Os ciclones têm sido empregados na indústria de processos como separadores de partículas desde o início do século passado, sendo que inúmeros trabalhos de investigação científica visando a obtenção de técnicas que predissessem a queda de pressão e a curva de eficiência de separação são encontrados na literatura. Contudo, somente modernas técnicas, como as da fluido dinâmica computacional (CFD), têm se mostrado capazes de predizer a contento os complexos fenômenos que ocorrem no interior ciclônico. Desta forma, utilizou-se o código de CFD comercial CFX - versões 4.3 e 4.4, da ABA Technology, o qual utiliza o método dos volumes finitos com variáveis co-localizadas resolvendo o sistema em coordenadas generalizadas para a obtenção das soluções das equações de transporte. As malhas numéricas foram construídas por intermédio da técnica dos multi-blocos, utilizando o pré processador "BUILD" presente no código. Os principais resultados mostraram que a metodologia empregada se mostrou adequada e apta a reproduzir o comportamento tluidodinâmico do escoamento do gás (monofásico) e do gás com a presença de particulados (bifásico, em uma abordagem Euleriana-Euleriana), em ciclones tanto em escala de laboratório quanto em escala industrial / Abstract: The aim of this work was to analyze the gas flow in cyclones experimentally and numerically. The experimental study was conducted in an acrylic cyclone settled in a pilot unity belonging to SIX/PETROBRAS in São Mateus do Sul, PR. Numerical solutions were obtained by the development of a 3-D computational fluid dynamics (CFD) model, sustained by the experimental resuIts obtained in this work and results from the literature. Cyclones have been used as solid particle separators in large-scale chemical processes since the beginning of the past century. Several studies of scientific investigation in order to obtain prediction techniques of pressure drop and collection efficiency are found in the literature. However, the design of new cyclones and the analysis of the actual equipment can be best achieved using computational fluid dynamics (CFD) techniques in order to obtain higher collection efficiency and a lower pressure drop. The 3-D simulations of the turbulent gas flow in the cyclone was carried out using the computational fluid-dynamics code CFX, versions 4.3 and 4.4, by AEA Technology. The numerical solutions were obtained with a finite-volume method and body fitted grid generation, using the pre-processor BUILD to generate the grids with multi-block techniques. The methodology showed great capability to represent the swirling flow in small cyclones as in industrial cyclones / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química