Thesis (PhD (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2018. / The generation of electricity through the conventional conversion system such as thermal and hydroelectric plants may no longer be sufficient to meet the increasing demands and usage. One of the major reasons for shortage supply of electric power is due to the lack of fossil fuel and other conventional resources that are currently being used in Africa. In addition, the conversion process of the conventional system often causes pollution which contributes to global warming. Therefore, there is a need for this research to develop novel and alternative methods of generating electric power. Among these methods is the Magnetohydrodynamics (MHD) conversion system, which is a direct energy conversion system. In this system, plasma or ionised gas is directly converted into electric power with generating efficiency of about 62 %. The conversion process of the MHD system is based on the principle of Faraday’s Law of electromagnetism and fluid dynamics. The focus of the present study is to investigate alternative methods through which an MHD power generator can be coupled to the existing thermal plants in South Africa. In doing so, the thermal cycle efficiency of these conventional plants can be improved. Another goal of this study is to investigate the behaviour of an MHD generator prototype under exposure to plasma through simulation and experimentation in a laboratory setting.

A avaliação metrológica da incerteza da medição, apesar de estar normalizada internacionalmente (ISO-GUM, 1995) desde a metade dos anos 90, só agora está se popularizando nas indústrias, nas escolas técnicas e de engenharia. Em algumas áreas, como na metrologia dimensional, está avançada e em outras, como na medição de variáveis de processos industriais tais como vazão, pressão e temperatura, ainda está numa fase intermediara. Um dos principais entraves para essa popularização é a falta de padronização da nomenclatura nas especificações técnicas dos instrumentos de medição, onde se declara a incerteza, por exemplo, de 1% de ?acurácia? sem definir se é percentual da leitura, da faixa calibrada ou da faixa máxima. Ou ainda, sem definir se a probabilidade de abrangência é 68, 95 ou 99,7%. Esse trabalho entra nesse cenário com a pretensão de clarificar e simplificar esses conceitos, começando pelo histórico da evolução do pensamento que transformou a incerteza numa variável quantitativa com sua avaliação efetuada de uma maneira padronizada e internacionalmente aceita. Em seguida é feita uma descrição conceitual sucinta do método ISO-GUM e também é desvendado o intrincado jogo de palavras e fórmulas das declarações de incertezas dos fabricantes de instrumentos de medição. Com o domínio desses conceitos, partimos para efetuar dois exemplos numéricos de avaliação metrológica de incertezas na medição de vazão, usando um conjuntos de fórmulas semelhantes Ás publicadas por renomados fabricantes de instrumentos de medição. No primeiro exemplo usando a medição de vazão por pressão diferencial com placa de orifício e no segundo usando um medidor volumétrico, nos quais são identificadas e quantificadas todas as potenciais fontes de incerteza. A visualização e a analise é feita através de gráficos e planilhas em Excel. / In despite of the metrological evaluation of the measurement uncertainty have been internationally standardized (ISO-GUM, 1995) since the mid of the nineties, only now it?s getting popular in the industries, technical and engineering schools. In some fields like dimensional metrology it is advanced, while in others like in the process measurement industries like flow, temperature and pressure is still in an intermediate phase. One of the main barriers to this popularization is the lack of standardized nomenclature used in the technical data sheets of the measuring instruments, where is claimed, for example, 1% accuracy without defining whether is of the reading, span or upper range limit or even without defining the coverage probability. This paper enters into this scenario with the pretension of clarify and simplify this concept, starting with the historic and evolution of the thinking which transformed the uncertainty in a quantitative variable with it?s evaluation done in a standardized and internationally accepted way. Following is done a summarized description of the ISO-GUM method and also is unveiled the entangled play of words and formulas stated by instrument manufacturers. With the grasp of these concepts we begin start carrying out two worked examples of the metrological evaluation of flow metering uncertainty by renowned instrument makers. In the first example making use of an orifice meter and in the second one a volumetric flow meter, where the main components and sources of uncertainties are identified and quantified. The analysis and visualization is done through Excel curves and spread-sheets.

O Metano (CH4) é o segundo gás de efeito estufa mais importante, com aproximadamente 40% de sua emissão proveniente de fontes naturais, enquanto as fontes antrópicas representam cerca de 60%. Sua média global em 2009 foi de 1803ppb, que representa um aumento de 5ppb em relação ao ano anterior. Neste estudo foram calculados os fluxos de CH4, utilizando medidas de perfis verticais com aviões de pequeno porte, desde a superfície até 4,4km na Bacia Amazônica, sobre Santarém (SAN), Alta Floresta (ALF), Rio Branco (RBA) e Tabatinga (TAB), por meio do Método de Integração de Coluna. Estas medidas de CH4 em escala regional até o presente momento são únicas e representam uma nova abordagem nas emissões nesta escala. As medidas em SAN foram realizadas entre 2000 e 2010 e o fluxo de CH4 encontrado para este período foi de 53,0 ± 27,9mgCH4.m-2.dia-1. Para o ano de 2010, o maior fluxo de emissão de CH4 foi observado no lado leste da Bacia Amazônica, entre a costa e SAN, 56,4 ± 22,4mgCH4.m-2.dia-1. Entre a costa e ALF, ao sul da Bacia Amazônica, o fluxo médio anual foi de 17,1 ± 2,3mgCH4.m-2.dia-1, e entre a costa e os locais TAB e RBA, no lado oeste da Bacia, foi observado um fluxo médio anual de 18,7 ± 4,2 e 19,3 ± 10,2mgCH4.m-2.dia-1, respectivamente. Extrapolando os resultados obtidos em TAB e RBA para toda a área da Bacia Amazônica (5 milhões Km2) obtêm-se uma emissão de 34,7 ± 13,5TgCH4.ano-1. Com o objetivo de determinar a influência da queima de biomassa no fluxo regional de emissão de CH4, foi utilizada a correlação 6,4ppbCO/ppbCH4 calculada neste estudo, ALF foi o local de estudo que apresentou a maior influência no fluxo de CH4 oriundo da queima de biomassa, 23% do fluxo total anual. / Methane (CH4) is the second most important greenhouse gas with approximately 40% of emission from natural sources, while anthropogenic sources account for about 60%. The global average was 1803ppb in 2009, representing an increase of 5ppb in relation to the previous year. This study calculated the fluxes of CH4, using measurements of vertical profiles with small aircraft, from the surface to 4.4km in the Amazon Basin, over Santarém (SAN), Alta Floresta (ALF), Rio Branco (RBA) and Tabatinga (TAB), using the Column Integration Technique. These measurements of CH4 at a regional scale until now are unique and represent a new approach to emissions on this scale. SAN measurements were realized between 2000 and 2010 and CH4 flux found for this period was 53.0 ± 27.9mgCH4.m-2.day-1. For the year 2010, the largest flux of CH4 emission was observed in the eastern Amazon Basin, between the coast and SAN, 56.4 ± 22.4mgCH4.m-2.day-1. Between the coast and ALF, located in the south of the Amazon Basin, the annual mean flux was 17.1 ± 2.3mgCH4.m -2.day-1, and between the coast and the local TAB and RBA on the west side of the Basin was observed an mean annual flux of 18.7 ± 4.2 and 19.3 ± 10.2mgCH4.m-2.day-1, respectively. Extrapolating the results obtained in TAB and RBA for the whole area of the Amazon Basin (5 million km2) to obtain an emission of 34,7 ± 13,5TgCH4.year-1. In order to determine the influence of biomass burning on regional emission flux of CH4, was used a correlation 6.4ppbCO/ppbCH4 calculated in this study, ALF was the site that had the most influence on the CH4 flux from the burning biomass, 23% of the total annual flux.

Estuda-se o escoamento rotativo de um gás compressível entre dois cilindros coaxiais (o externo girante e o interno estacionário), nas condições do numero de Knudsen da ordem de grandeza da unidade junto ao cilindro interno.Devido à centrifugação da massa, dá-se a formação de um núcleo rarefeito, sendo, então, utilizadas condições de contorno de escorregamento (slip) e de salto de temperatura (temperatura jump) nesta região. O problema é resolvido para coeficientes de transporte (i.e. viscosidade e condutividade térmica) constantes e variáveis. Obtém-se as distribuição de velocidade, temperatura e, conseqüentemente de vários outros parâmetros. Verifica-se a influencia da condição de contorno junto ao cilindro interno sobre o resto do escoamento.

Neste trabalho apresenta-se o estudo da transferência de massa (oxigênio) de bolhas de ar para a água, geradas por um difusor de ar, confeccionado com plástico microporoso e de fabricação nacional, em uma coluna de aeração. O processo de aeração conduziu à determinação do coeficiente volumétrico de transferência de massa, coeficiente volumétrico de transferência de massa global, e foi executado na coluna mencionada, construída em material transparente. Utilizou-se água de fonte, existente no abastecimento do Laboratório de Hidráulica Ambiental (SHS/CRHEA). Variou-se a vazão do ar no processo de aeração de 400 l/h a 2.000 l/h e o nível de água dentro da coluna de 0,50 m a 1,80 m. Optou-se pelo método químico para deaerar a água, utilizando sulfito de sódio anidro antes do início de cada ensaio. O aparelho WTW-323, um medidor de oxigênio do tipo membrana permeável, foi usado para determinar a evolução da concentração de oxigênio dissolvido na água durante todo o processo de aeração. Características hidrodinâmicas foram quantificadas, como os campos de velocidade ascensional das bolhas de ar, o diâmetro equivalente das bolhas e sua freqüência de ocorrência. Para essas quantificações utilizou-se equipamento Laser para velocimetria não-intrusiva. As características mencionadas são fundamentais para verificar as previsões para o coeficiente de transferência de massa encontradas na literatura. A coluna usada tem seção transversal quadrada de 0,19 m x 0,19 m, constante em toda sua extensão, e altura de 2,00 m. Através da determinação da eficiência de transferência de massa de oxigênio na água, variando a vazão de aeração e o nível de água na coluna, concluiu-se que a vazão entre 600 l/h e 800 l/h e nível de água de 1.80 m é que apresentou maior eficiência de transferência de massa. / The present work is a study of the oxygen mass transfer from air bubbles into water, generated by a diffuser of air, in a column of aeration. This diffuser was made of microporous plastic and produced in Brazil. The process of aeration in the column built with transparent material determined the volumetric coeficient of the mass transfer Kla. Water from the well located in the Environmental Hydraulic Laboratory (SHS/CRHEA) was used. The air flow in the process of aeration was changed from 400 l/h to 2000 l/h and the level of water, from 0,50 m to 1,80 m. The chemical method was chosen to deoxygenate water and sulfite of anhydrous sodium was used before starting each experiment. The equipment WTW-323, an oxygen gauge with permeable membrane, was used to determine the development of the oxygen concentration dissolved in water during the process of aeration. Several hydrodinamic characteristics were measured, such as the velocity range of the air bubbles, their diameter and their frequency, by using a laser equipment for non-intrusive velocimetry. These characteristics are fundamental to check the mass transfer coeficient that are in literature. The column used for the experiment had a square cross section of 0,19 m x 0,19 m in alI extension and height of 2 meters. After determination of the efficiency of the mass transfer of oxygen into water, changing the air flow rate and the level of water in the column, it was concluded that the air flow between 600 l/h and 800 l/h and the level of water of 1,80 m were the most efficient.

Orientador: Celso Luiz da Silva / Banca: Geraldo Luiz Palma / Banca: José Roberto Simões Moreira / Resumo: Com o advento de normas e restrições cada vez mais rígidas por parte dos órgãos ambientais, em virtude da crescente preocupação com as modificações climáticas recentes geradas pela contínua descarga de emissões poluentes na atmosfera, torna-se essencial a implantação de equipamentos que amortizem ou eliminem esses resíduos. Por se tratar fundamentalmente de uma questão de saúde pública, atualmente a implantação de qualquer planta industrial que possa gerar impacto ambiental, ou até mesmo adequação de equipamentos já instalados para a não geração de poluentes ou geração dentro de limites adequados, passa cada vez mais por fiscalização rigorosa dos órgãos ambientais. Para este estudo, foi implantado um sistema de tratamento de gases pós-caldeira de queima de resíduos sólidos (bagaço de cana). Os gases oriundos do processo são transportados através de duto passando pelo precipitador do tipo ciclone e coletor do tipo filtro de mangas. O comportamento dos gases e filtro de mangas foi monitorando constantemente para coleta de dados através de termopares e transmissor de pressão, sendo ao final do período de operação feita a análise da composição dos gases antes e após filtro de mangas, além da análise do elemento filtrante. Os resultados das análises de NOx e material particulado, demonstrando eficiência de filtração acima de 99% como esperado juntamente com os dados de temperatura e pressão em níveis pertinentes a um sistema de tratamento de gases com coletor tipo filtro de mangas, corroboram o que se queria demonstrar come este estudo, que é a possibilidade do uso de filtros de tecido para tratamento de gases oriundos da combustão de resíduos sólidos / Abstract: With the advent of standards and increaingly stringent restrictions by environmental agencies due to the increasing concern about the recent climate changes generated by the continuous discharge of pollutants emitted into the atmosphere, it becomes essential that the deployment of equipment or disposal of such reduce residues. Because it is fundamentally a public health issue, currently the implementation of any industrial plant that can generate environmental impact, or even fitness equipment already intalled for the non-generation of pullutants or generation within appropriate limits, is increasingly on strict enforcement of the environmental agency. For this study, we implemented a system of post-treatment gas from a boiler burning solid waste. The gases from the process are transported by pipeline passing through the cyclone and the bag filter were constantly monitored to collect data using thermosensors and pressure transmitters, and at the end of the operation in was made the anlysis of the gas coposition before and after the bag filter, besides the analysis filter element. The results of te analysis of NOx and particulate matter, demonstrating high filtration efficiency above 99% as expected along with the data of temperature and pressure at levels relevant to a gas treatment system eith a bag filter collector type, corroborate what was expected from this study demonstrate that it is possible to use fabric filters for treating gases from the combustion of solid waste / Mestre

A avaliação metrológica da incerteza da medição, apesar de estar normalizada internacionalmente (ISO-GUM, 1995) desde a metade dos anos 90, só agora está se popularizando nas indústrias, nas escolas técnicas e de engenharia. Em algumas áreas, como na metrologia dimensional, está avançada e em outras, como na medição de variáveis de processos industriais tais como vazão, pressão e temperatura, ainda está numa fase intermediara. Um dos principais entraves para essa popularização é a falta de padronização da nomenclatura nas especificações técnicas dos instrumentos de medição, onde se declara a incerteza, por exemplo, de 1% de ?acurácia? sem definir se é percentual da leitura, da faixa calibrada ou da faixa máxima. Ou ainda, sem definir se a probabilidade de abrangência é 68, 95 ou 99,7%. Esse trabalho entra nesse cenário com a pretensão de clarificar e simplificar esses conceitos, começando pelo histórico da evolução do pensamento que transformou a incerteza numa variável quantitativa com sua avaliação efetuada de uma maneira padronizada e internacionalmente aceita. Em seguida é feita uma descrição conceitual sucinta do método ISO-GUM e também é desvendado o intrincado jogo de palavras e fórmulas das declarações de incertezas dos fabricantes de instrumentos de medição. Com o domínio desses conceitos, partimos para efetuar dois exemplos numéricos de avaliação metrológica de incertezas na medição de vazão, usando um conjuntos de fórmulas semelhantes Ás publicadas por renomados fabricantes de instrumentos de medição. No primeiro exemplo usando a medição de vazão por pressão diferencial com placa de orifício e no segundo usando um medidor volumétrico, nos quais são identificadas e quantificadas todas as potenciais fontes de incerteza. A visualização e a analise é feita através de gráficos e planilhas em Excel. / In despite of the metrological evaluation of the measurement uncertainty have been internationally standardized (ISO-GUM, 1995) since the mid of the nineties, only now it?s getting popular in the industries, technical and engineering schools. In some fields like dimensional metrology it is advanced, while in others like in the process measurement industries like flow, temperature and pressure is still in an intermediate phase. One of the main barriers to this popularization is the lack of standardized nomenclature used in the technical data sheets of the measuring instruments, where is claimed, for example, 1% accuracy without defining whether is of the reading, span or upper range limit or even without defining the coverage probability. This paper enters into this scenario with the pretension of clarify and simplify this concept, starting with the historic and evolution of the thinking which transformed the uncertainty in a quantitative variable with it?s evaluation done in a standardized and internationally accepted way. Following is done a summarized description of the ISO-GUM method and also is unveiled the entangled play of words and formulas stated by instrument manufacturers. With the grasp of these concepts we begin start carrying out two worked examples of the metrological evaluation of flow metering uncertainty by renowned instrument makers. In the first example making use of an orifice meter and in the second one a volumetric flow meter, where the main components and sources of uncertainties are identified and quantified. The analysis and visualization is done through Excel curves and spread-sheets.

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Universidade Fernando Pessoa. Faculdade de Ciência e Tecnologia. 2008

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2001. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 80-86). Also available on the Internet.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2001. / Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 80-86). Also available on the Internet.