Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-12-04T21:10:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2015-12-30T12:45:36Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-30T12:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) Previous issue date: 2015 / A adição de pequenas partes por milhão de polímero de alta massa molecular em escoamentos turbulentos produz uma significante diminuição do fator de atrito. Este fenômeno conhecido como redução de arrasto () tem-se tornado de bastante interesse para a comunidade cientística e industrial devido às grandes vantagens nas diversas áreas da engenharia. Porém, a eficiência da redução de arrasto não é constante, devido à interação do aditivo com os vórtices turbulentos que causam a quebra da estrutura molecular da cadeia polimérica. Estudos têm reportado que essa degradação depende de fatores como: o número de Reynolds, a temperatura, o tipo de aditivo e a concentração e a massa molecular do mesmo. O fenômeno ainda não é completamente compreendido e muitos aspectos do problema carecem de investigação. Questões importantes são relacionadas ao desenvolvimento das estruturas turbulentas após a injeção do aditivo e a quebra ou a formação de agregados das moléculas do polímero. Investiga-se no presente trabalho a eficiência da redução de arrasto em soluções aquosas diluídas para três diferentes polímeros: Óxido de Polietileno (PEO), Poliacrilamida (PAM) e Goma Xantana (XG). Os dois primeiros são conhecidos como polímeros flexíveis, enquanto o último é considerado rígido. Uma bancada composta de tubulações com configuração em serie é utilizada para a realização dos experimentos, na qual o material da seção principal do teste é aço inoxidável com tratamento de brunimento. Os efeitos de produzidos pela variação da concentração e da massa molecular são analisados. Os principais resultados são apresentados em função da redução de arrasto absoluta. Também é exposto e quantificado o aumento da vazão e a diminuição na queda de pressão na tubulação, apesar de que os testes foram feitos à pressão constante na bancada. Visando-se observar a degradação, os resultados de absoluto são reorganizados e apresentados em termos do coeficiente de redução de arraste relativo, ′. Posteriormente, estes mesmos dados de ′ são ajustados mediante uma função de decaimento que é baseada na equação proposta por Pereira e Soares (2012) para um dispositivo cilíndrico rotatório. Finalmente, se mostram resultados promissores que são obtidos com a mistura dos polímeros em estudo. / The addition of small parts per million of high molecular weight polymer in turbulent flow produces a significant decrease in the friction factor. This phenomenon known as drag reduction () has become of great interest for the industrial and scientist community because of the great advantages in several engineering areas. However, the drag reduction efficiency is not constant, due to interaction between the additive with turbulent eddies that causes the breakdown of the molecular structure of the polymer chain. Researches have reported that this degradation depends on factors as: Reynolds number, temperature, additive type, its concentration and molecular weight. The phenomenon is not completely understood and many aspects of the problem remain unclear. Important issues are related to the development of turbulent structures after the additive injection and the breaking or aggregation in the polymer molecules. In the present work is investigated the drag reduction efficiency in dilute aqueous solutions for three different polymers: Poly(ethylene oxide) (PEO), Polyacrylamide (PAM) and Xanthan Gum (XG). The first two are known as flexible molecules while the last one is considered rigid. An experimental apparatus made up of pipes disposed in series configuration is used for the realization of the experiments, in which the material of the main section of the test is of stainless steel with polished treatment. The drag reduction effects produced by the variation of the concentration and the molecular weight are analyzed. The main results are displayed in terms of absolute drag reduction. Besides that, is shown and quantified the flow rate increase and the decrease of the pressure drop in the pipe, despite of tests being conducted at a fixed inlet pressure in the apparatus. Aiming to observe the degradation, the absolute drag reduction results are reorganized and displayed in terms of a relative drag reduction, ′. Posteriorly, these same ′ data are adjusted by means of a decaying function that is based on the equation proposed by Pereira and Soares (2012) for a rotating cylindrical device. Finally, there are shown some promising results that are obtained by mixing the polymers studied in this work.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parte 1.pdf: 1751678 bytes, checksum: 7a959c20ec52c075f9eb068f9cb8b956 (MD5) Previous issue date: 2012-05-25 / A redução de arraste por injeção de polímeros de alto peso molecular em escoamento turbulento é um importante fenômeno que tem recebido a atenção de muitos pesquisadores nos últimos anos. Porém, a eficiência de tais aditivos não é constante. A turbulência degrada o polímero, diminuindo a capacidade de redução o arraste. Recentemente, o fenômeno de degradação tem recebido uma merecida atenção na literatura e vários estudos dos efeitos de concentração, massa molecular, número de Reynolds e temperatura no mecanismo físico da degradação estão disponíveis. Contudo, tais parâmetros não são ainda suficientemente explorados e seus efeitos sobre o mecanismo de degradação carecem de estudos. Investiga-se no presente trabalho o fenômeno de degradação molecular em soluções aquosas de três diferentes polímeros: óxido de polietileno (PEO), poliacrilamida (PAM) e goma xantana (XG). Uma geometria rotativa formada por cilindros concêntricos com folga dupla é utilizada. A dependência das cisões poliméricas em relação a massa molecular, concentração, temperatura e número de Reynolds é analisada ao longo de uma extensa faixa desses parâmetros. Os principais resultados são ilustrados em termos do coeficiente de redução de arraste, DR. Os testes são realizados com vistas nas variações de DR ao longo do tempo, em especial nos primeiros instantes de experimento. Inicialmente, nota-se que DR assume valores negativos devido ao aumento de viscosidade extensional decorrente do esticamento abrupto dos polímeros. Após atingir um valor mínimo, DR passa a aumentar em resposta a acomodação das estruturas turbulentas, atingindo um valor máximo. Por fim, DR torna a diminuir como consequência das cisões moleculares, até assumir um valor assintótico. Visando-se quantificar a degradação, os resultados são reapresentados em termos do coeficiente de redução de arraste relativo, DR0, definido como a razão entre as reduções de arraste instantânea e máxima observada ao longo de um teste. Propõe-se, por fim, uma equação de DR0 em função do tempo, considerando o número de Reynolds, a concentração, a massa molecular e a temperatura / The drag reduction by high molecular weight polymer in a turbulent flow is an important phenomenon that has received the attention of a number of researchers in the last years. However, the efficiency of those additives is not constant. Turbulence degrades the polymer, decreasing their ability to reduce drag. Recently, this degradation phenomenon has received its deserved attention in the literature and investigations that take into account the effect of concentration, molecular weight, Reynolds number, and temperature on the physical mechanism of degradation can be found. However, these parameters have not yet been explored in very wide ranges. In the present work we investigate this degradation phenomenon using aqueous solutions of three different polymers, polyacrylamide (PAM), polyethylene oxide (PEO) and xanthan gum (XG) in a cylindrical double gap rheometer device. The dependence of degradation on molecular weight, concentration, temperature, and Reynolds number is analysed for a wide range of these parameters. Our main results are displayed in terms of drag reduction (DR). All tests are performed to compute DR for a long period of time including the values obtained from the very beginning of the process. Initially, DR presents negative values due to gain of extensional viscosity caused by polymer stretching. After reaching a minimum value, DR increases in response to the development of turbulent structures, achieving a maximum value. Finally, DR decreases as a result of polymer scissions, attaining an asymptotic value. In order to quantify the degradation, we also display the results using a relative drag reduction quantity, DR0, defined as the ratio of the current drag reduction to the maximum one obtained for a non-degraded solution. We propose an alternative decay function that relates DR0 as a function of the Reynolds number, concentration, molecular weight, and temperature