Orientador: Roberto Antonio Clemente / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T00:13:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saleh_AbdalaMohamed._D.pdf: 1450185 bytes, checksum: 3bf619a81e2079d1a42d0a4f4699d3ae (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho abordou três aspectos teóricos dentro do estudo dos metais líquidos levitados. No primeiro abordamos a origem das instabilidades ocorridas no aparato experimental TEMPUS, no qual ocorre a expulsão das amostras da sua posição de equilíbrio. Para isto, apresentamos cálculos de forças e torques que surgem em condutores elipsoidais submetidos a campos magnéticos oscilantes em condições de microgravidade. As forças são restauradoras e surgem devido ao afastamento axial e lateral do condutor (considerado rígido), a partir da sua posição de equilíbrio. Os torques que surgem devido às bobinas de aquecimento, mediante uma rotação rígida da gota em torno do eixo perpendicular ao das bobinas, apresentam-se como restauradores para uma elongação superior a um e desestabilizantes para uma elongação menor que um. Os causados pelas bobinas de posicionamento são desestabilizantes no intervalo de elongação entre um e dois, para as demais elongações, apresentam-se como restauradores. Para a situação de bobinas de aquecimento desligadas, a taxa de crescimento dos movimentos desestabilizantes de virada do condutor está compreendida entre as escalas associadas aos movimentos de pulsação da superfície da gota e seu decaimento. Portanto, há tempo suficiente para acessar, diversas vezes, a forma prolata com elongação entre um e dois, o que causa um efeito ponderomotivo desestabilizante. O segundo aspecto da tese mostra, a partir de hipóteses diferentes da de Avrami (tradicional), a existência de outras soluções para o problema geométrico do impingement (termo utilizado na literatura para dar a noção de colisão entre os grãos solidificados em crescimento), como também a relevância de se incluir ou não a contribuição dos chamados núcleos fantasmas. O terceiro aspecto refere-se a um modelo simplificado de solidificação que reproduz a curva de temperatura (incluindo a recalescência) e fração solidificada em função do tempo. Nosso modelo levou em conta os efeitos de impingement e as diferenças de calores específicos do sólido e do líquido. Aplicamos tal modelo a uma curva obtida experimentalmente para o Zr através do aparato experimental TEMPUS, durante a segunda Missão Internacional do Laboratório de Microgravidade na nave espacial Columbia, em 1994. Os resultados numéricos mostram que o acordo com as curvas experimentais dependem do modelo de impingement adotado / Abstract: This work focuses three theoretical aspects within the framework of levitated liquid metals. In the first one, we treated the origin of instabilities that occur in TEMPUS experimental aparatus, in which samples were pushed away from the center of the cage. To this end, we calculated forces and torques arising on ellipsoidal conductors positioned by oscillating magnetic fields, in ambient of microgravity. Forces, arising from axial and lateral rigid shifts of the metallic drop from their equilibrium position, are restoring. The torques due to heating coils, under rigid rotation of the sample are restoring when the drop elongation is larger than unity and they may cause instability when the drop elongation is lower than one. For elongation¿s between one and two unstable flipping is caused by the positioning coils. For other elongation¿s, the torques are restoring. When the heating coil is switched o ., the growth rate of flipping motion is comprised between the time scales of drop surface pulsation and its damping time. Hence, in such case, the prolate shape of the drop, with elongation between one and two, is accessed many times producing an overall unstable ponderomotive effect. The second aspect of the thesis shows, starting from hypotheses different from those adopted by Avrami (traditional treatment), the existence of other solutions for the geometrical problem of impingement (this term gives the notion of collision among solidified growing grains), as well as, the relevance to include or not the contribution of phantom nuclei. The last aspect is related with a simplified model of solidification that reproduces the temperature curve (with recalescence) and the solidified fraction as functions of time. Our model take into account impingement effects and possible differences between specific heats of solid and liquid phases. We applied such treatment to an experimental curve for Zr, which was obtained in TEMPUS apparatus, during the International Microgravity Laboratory Mission 2 (IML-2) on board of Space Shuttle Columbia, in 1994. The numerical results show that the agreement with the experimental curve depends of the adopted impingement model / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador : Trevor William Clyne / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T15:30:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Robert_MariaHelena_M.pdf: 9893374 bytes, checksum: 89f0a9802488b1314d24f1e58b52da53 (MD5) Previous issue date: 1979 / Resumo: Foi analisado o comportamento dos aluminatos, TiAl3, NbAl3 e ZrAl3, tidos como prováveis refinadores do Alumínio, quando inoculados ao líquido em diferentes condições de concentração, temperatura e tempo de retenção do banho previamente ao vazamento. Foram utilizadas condições práticas e críticas de inoculação e vazamento, e os efeitos de refino observados foram associados ao comportamento do aluminato no líquido, em cada caso. Os três tipos de aluminatos analisados apresentaram diferentes resultados: enquanto o TiAl3 se dissolveu rapidamente no líquido em condições práticas de utilização e também rapidamente se reprecipitou em banhos saturados com respeito ao Titânio, o NbAl3 apresentou uma alta estabilidade, com forte tendência à aglomeração e coalescência, mesmo em banhos sujeitos às condições críticas. O ZrAl3 apresentou um comportamento intermediário, com dissolução e reprecipitação lentas. Quanto ao efeito de refino obtido, a rápida dissolução do TiAl3 pareceu não ter um efeito significativo: um alto grau de refino é obtido em qualquer condição. O mais fraco efeito produzido pelo NbAl3 em relação ao TiAl3, pode ainda ser reduzido pela aglomeração e/ou decantação de suas partículas. Quanto ao ZrAl3 quando utilizado em condições que assegurem a sua sobrevivência, produziu um efeito de refino comparável ao obtido com TiAl3 em alguns casos / Abstract: The effect of using certain transition metals as grain refining agents for cast aluminum was investigated over a range of melt concentrations and thermal conditions. The relative efficiencies of Ti, Nb and Zr were characterized. These results were correlated with the observed behavior of the aluminides TiAl3, NbAl3 and ZrAl3 (which are thought to act as substrates for multiple nucleation of grains of aluminlum) in liquid aluminium. Particles of the three compounds were found to exhibit different characteristics. For example, TiAl3 dissolves rapidly under many conditions and may also be rapidly reprecipitated from saturated solution, while NbAl3 has a higher stability and is thus more subject to agglomeration and coalescence during holding. The behavior of ZrAl3 was found to be intermediate between these extremes. These characteristics were related to features of the grain refinernent observed. Strong refinement was obtained with titanium, corresponding to easy precipitation kinetics for TiAl3, possibly on stable substrates of boride particles. Refinement is also observed with niobium and zirconium, although it is generally less pronounced and may be reduced by agglomeration and sedimentation phenomena, with poisoning of nucleation sites a further possibility / Mestrado / Mestre em Ciências

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T05:24:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252391.pdf: 1646869 bytes, checksum: 4539f2f2a9fb7b68835ed45471d550fc (MD5) / Os termossifões são dispositivos de condutividade térmica muito elevada, sendo capazes de transportar grandes quantidades de calor quando sujeitos à pequenos gradientes de temperatura. Em sua forma mais simples são formados por um tubo oco (geralmente metálico) contendo um fluido de trabalho, sendo divididos em três regiões principais: evaporador, onde calor é fornecido ao dispositivo, secção adiabática (que pode ser minimizada e até não existir) e condensador, onde calor é rejeitado. O presente trabalho apresentada primeiramente uma extensa revisão bibliográfica sobre termossifões e tubos de calor aplicados a altas temperaturas, ou seja, temperaturas superiores a 350 oC. As informações sobre tubos de calor são úteis para o entendimento dos aspectos mecânicos envolvidos em termossifões. Esta revisão engloba um levantamento bibliográfico dos candidatos ao fluido de trabalho e investiga modelos matemáticos da literatura afim. Correlações para a predição de diversos coeficientes de troca térmica encontrados durante a operação de termossifões são também apresentadas. Um modelo teórico do comportamento térmico de um termossifão com metal líquido como fluido de trabalho é desenvolvido. Os processos de condensação e evaporação que ocorrem no interior do termossifão são modelados a partir do modelo de Nusselt para paredes planas. Tanto a distribuição de temperatura na parede do invólucro quanto a previsão das espessuras dos filmes de condensado no interior do tubo são modelados. Métodos numéricos são empregados na solução deste modelo. A fim de gerar dados para comparação com o modelo proposto, um estudo experimental é desenvolvido. Este envolve a construção de uma bancada experimental, que permite a análise do desempenho térmico dos termossifões que empregam mercúrio como fluidos de trabalho. Os resultados teóricos do modelo apresentaram uma boa concordância com os dados experimentais no condensador, porém no evaporador a comparação é menos precisa, conseqüência do coeficiente de transferência de calor da piscina e das considerações adotadas no modelo desenvolvido. Thermosyphons are high thermal conductivity devices that can transfer high quantities of heat when subjected to small temperature gradients. In its most simple form, a thermosyphon is a hollow evacuated metal pipe, charged by a pre-determined amount of an appropriate working fluid. It can be divided into three main sections: evaporator, where the heat is delivered to the device, an adiabatic section (which may or may not exist) and a condenser, where the heat is released. First, an extensive literature review about thermosyphons and heat pipes for higher temperature levels (above 350o C) is presented. Information about heat pipes are useful for understanding the mechanical aspects involved in thermosyphons. The working fluid candidates are examined and some mathematical models are investigated. Literature correlations for several heat transfer coefficients observed during the operation of thermosyphons are also presented. A mathematical model is developed to predict the thermal behavior of liquid metal thermosyphon. The condensation and evaporation process are modeled based on the Nusselt model for flat plates. The temperature distribution along the tube and the thickness of the working fluid films are also modeled. Numerical methods are employed to solve the mathematical model developed. To generate data to be compared with the theoretical results, an experimental study was conducted, including the construction of an apparatus, which allows mercury thermosyphon tests in high temperature levels. The theoretical results of the model showed good agreement with experimental data in the condenser, but the comparison is less accurate in evaporator, consequence of the heat transfer coefficients of the pool and considerations adopted this model.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014 / Prêmio Vale-Capes de Ciência e Sustentabilidade / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:30:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329517.pdf: 34646731 bytes, checksum: 43d6c45a241e1b32035343ff15423ec0 (MD5) Previous issue date: 2014 / A concentração de pessoas em grandes metrópoles e o consequente revestimento do terreno natural por materiais artificiais tem levado ao aparecimento de um fenômeno denominado de Ilha de Calor Urbana, caracterizado pelo incremento das temperaturas urbanas em comparação com as áreas rurais. Uma das melhores opções para combater este fenômeno consiste em incrementar a refletância solar dos materiais utilizados nos revestimentos urbanos. No entanto na área da pavimentação esta tecnologia ainda é incipiente. O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do uso de pigmentos de óxidos metálicos mistos (com alta refletância infravermelha) em misturas asfálticas quanto à sua capacidade de mitigar a Ilha de Calor Urbana. Adicionalmente às misturas asfálticas foram estudados outros materiais (concreto Portland e pedra petit pavê) utilizados cotidianamente na pavimentação de ruas, calçadas, estacionamentos e pátios. Ensaios em laboratório e campo foram realizados para identificar os materiais com melhor desempenho quanto à refletância solar e menor absorção de radiação solar. Os ensaios de refletância solar mostraram que as misturas asfálticas coloridas se destacaram frente às misturas asfálticas sem adições. Os ensaios de temperatura em campo mostraram que as misturas asfálticas coloridas atingem temperaturas até 3,7 °C menores do que as misturas sem pigmentos. A influência da adição de pigmentos nas características mecânicas das misturas asfálticas foi avaliada mediante ensaios de resistência à tração, módulo resiliente, Cântabro e deformação permanente. Os resultados mostraram que a adição de pigmentos permite incrementar a vida útil das misturas. Para avaliar a influência do uso de revestimentos mais refletivos em um ambiente real, foi realizada a simulação de um micro clima urbano com o software Envi-met. Os resultados mostraram que a temperatura superficial dos revestimentos diminui em até 1,5 °C quando se utilizam superfícies mais refletivas ao invés da mistura asfáltica convencional ou das superfícies envelhecidas encontradas no local. As simulações mostraram, que a diminuição de temperatura promovida pelo uso de revestimentos mais refletivos afeta a sensação térmica do espaço externo e pode afetar, também, a sensação do espaço interno das edificações próximas ao local simulado.<br> / Abstract: The concentration of people in cities and the consequent coating by artificial materials has led to the emergence of a phenomenon called Urban Heat Island, characterized by increased urban temperatures compared with rural areas. One of the best options to combat this phenomenon is to increase the solar reflectance of the materials used inurban coatings. This study evaluate the use of pigments mixed metal oxides (with high infrared reflectance) in asphalt mixtures for their ability to mitigate the Urban Heat Island. In addition to asphalt mixtures, other materials (Portland concrete and stone petit pavé) routinely used in paving streets, sidewalks, parking lots and courtyards were studied. Tests in laboratory and field experiments were conducted to identify materials with best performance for solar reflectance and lower absorption of solar radiation. The solar reflectance tests showed that the colored asphalt mixtures are better than asphalt mixtures without additions. The temperature field tests showed that the colored asphalt mixtures reach temperatures up to 3.7 ° C lower than the mixes without pigments. The influence of the addition of pigments on mechanical characteristics of asphalt mixtures was evaluated by testing the tensile strength, resilient modulus, Cantabrian and permanent deformation. The results showed that the addition of pigments allows increasing the useful life of the mixtures.To evaluate the influence of using more reflective coatings in a real environment, the simulation of an urban micro climate with the Envi-met software was performed. The results showed that the surface temperature of the coating decreases by 1.5 ° C when using more reflective surfaces rather than the conventional asphalt mixture or aged surfaces found on the place. The simulations showed that the decrease in temperature promoted by the use of more reflective coatings affects the thermal sensation from outer space and can also affect the feel of the internal space of the building next to the simulated place.