Orientador : Jose Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:25:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RogerioGoncalvesdos_M.pdf: 2995955 bytes, checksum: 68a6f8bd3cdffbb5ba5d4024a6045126 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Orientador: Jose Roberto Nunhez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T02:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LopezMercado_ELvisRonald_M.pdf: 2489103 bytes, checksum: b0f061b75d8be2a9873a7f528ddecb9c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este estudo propõe a modelagem do escoamento laminar e turbulento com transferência de calor conjugados em tubos de seção cilíndrica. Em vez de usar os métodos convencionais de elementos finitos ou volumes finitos, esta formulação aplica uma técnica diferente que discretiza o fluxo na direção radial usando o método das diferenças finitas de 4_ ordem. Com esta técnica, um sistema composto de várias equações diferenciais ordinárias para a temperatura e outro composto de equações algébricas lineares para as velocidades são obtidas. As equações diferenciais ordinárias são integradas na direção axial utilizando-se o método de Runge - Kutta de 451 ordem. Os valores da viscosidade, massa específica capacidade calorífica e condutividade térmica são funções da temperatura, o qual toma o modelo satisfatório para o cálculo de altos gradientes de temperatura, como no caso dos fomos de refinaria. Para a turbulência, utiliza-se um modelo de ordem zero, no caso do "comprimento de mistura de Prandtl". Como o gradiente da pressão é calculado em cada ponto, a queda de pressão total é obtida através de uma integração ao longo do tubo. Uma característica interessante desta formulação é que para o caso laminar o método é não iterativo, o que o toma mais rápido que os métodos convencionais / Abstract: This study considers the modeling of laminar and turbulent flows with conjugated transference of heat in tubes of cylindrical section. Instead of using the convetional finite element or finite volume methods, this formulation applies a different technique discretizing the flow in the radial direction using a 4th order finite differences method. Using this technique, a system composed of several ordinary differential equations for the temperature and another composed of linear algebraic equations for the velocities are obtained. The equations are integrated in the axial direction using a 4th order Runge Kutta method. The values of viscosity, density, heat capacity and thermal conductivity are dependent on the temperature, which makes the model suitable for the calculation of high temperature gradients, as in the case of refinery fired heaters. The turbulence is taken into account using the "mixing lenght of Prandtl" as a zero order turbulence model. Since the pressure gradient is calculated in each point, the total pressure drop is obtained by integration through out the tube. A very interesting feature of this formulation is that for the study of laminar flow the method is non-iterative, which makes it more desirable and faster than conventional methods / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Evaldo Miranda Coiado / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-24T20:08:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Satto_MariaYaecoVejima_D.pdf: 11982416 bytes, checksum: 513dc7ee66632aa4337ea535cfaa7aae (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Apresentam-se os resultados de uma investigação experimental sobre o efeito de uma poliacrilamida aniônica solúvel em água nas velocidades crítica e crítica de sedimentação e em outros parâmetros hidráulicos do escoamento sólido-líquido. Os experimentos foram realizados com água-areia e com solução de polímero-areia, em concentração volumétrica de sólidos de cerca de 2%, 5%, 10% e 15%. As soluções de polímero foram utilizadas desde 100 ppm até 1200 ppm. Os resultados experimentais mostraram que existe uma distinção entre a velocidade crítica (a velocidade correspondente à mínima perda de energia) e a velocidade crítica de sedimentação (velocidade identificada pelo aparecimento de uma camada de partículas estacionárias ou em deslizamento). Discute-se a diferença entre as velocidades. Discute-se o efeito da adição de polímero aos perfis de concentração e de velocidade, medidos com tubo de Pitot. Investigou-se a degradação por repouso no reservatório, ou por envelhecimento, a solução de polímero com e sem areia. O trabalho contém revisão bibliográfica (sobre conceitos básicos de hidrotransporte de sólidos, velocidade crítica, velocidade crítica de sedimentação, transporte de suspensões de polímeros e alguns modelos reológicos ); descrição dosjllateriais e métodos utilizados; os resultados e conclusões e recomendações e sugestões para continuidade da pesquisa... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this study, results about an experimental investigation of water soluble anionic polyacrylamide effects on critical velocity, on critical limit deposit velocity and on another hydraulics parameters of solid-liquid flow, are described. Experiments were performed using sand-water and sand-polymer solution, and the sand volumetric concentration were of about 2%, 5%, 10% and 15%. Polymer solution were utilized from 100ppm up to 1200 ppm. The experiments showed that a distinction is to be made among critical velocity (the velocity of minimum energy transport) and critical limit deposit velocity ( the velocity identified by the appearance of a layer of stationary or sliding particles). The difference between them is presented. Results obtained using a Pitot tube, about polymer effect on velocity, and concentration profiles are described. Degradation of polymer solution in sand particles by flow and aging are presented. The present study contains a review of hydrotransport of solids, experimental apparatus and procedure, experimental results and suggestions... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Dirceu Noriler. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Vicente Luiz Scalon / Banca: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Banca: Alcides Padilha / Resumo: A utilização de coletores solares - seja para aquecimento de água, produção de energia elétrica, calefação de ambientes ou ainda alimentando sistemas de refrigeração - apresenta uma forte tendência de expansão. As principais razões para isto são que fontes de energias renováveis possuem baixo impacto ambiental além do fato que estes sistemas estão se tornando financeiramente acessíveis. A pesquisa científica neste campo tem acompanhado tal expansão e o coletor solar com tubos evacuados destaca-se como um importante foco de estudos. Projetos deste tipo caracterizam-se pelo seu peculiar processo de fabricação e a sua reduzida perda térmica para o ambiente, aumentando a sua eficiência, principalmente nas regiões frias. Quanto à análise dos fenômenos físicos presentes na operação deste equipamento, devem ser considerados os conceitos inerentes a todos os coletores, como: os mecanismos de captação de radiação solar, convecção natural, condução e os perfis de velocidades e temperaturas ao longo dos sistema. Com isto, diversos estudos foram publicados para obter a representação da estratificação do fluido no interior dos tubos e do reservatório, assim como para a modelagem analítica do problema de fluxo de calor. Este trabalho propõe o estudo de aquecedores solares com tubos evacuados, suas características de operação e parâmetros operacionais. Para o desenvolvimento desta pesquisa, utilizou-se uma ferramenta computacional auxiliar - neste caso, um software para fluidodinâmica computacional (na sigla em inglês, CFD) / Abstract: The solar collectors usage - whether for water heating, electricity production, ambient heating or associated as heat source in cooling systems - has a strong expansion in studies and investments. The man reasons for this are that renewable energy sources have low environmental impact and the fact that these systems are becoming economic reliable. Researches in this field followed such expansion and the evacuated tube solar collector system stands as an important study focus. Such designs are characterized by their peculiar manufacturing process and its reduced heat loss to the ambient, which increases its thermal efficiency (especially in cold regions). The physical phenomena presented in the operation of this equipment is usually analyzed considering the concepts inherent to all collectos, such as concepts coupled to solar radiation receiving, natural convention heat transfer, conduction through glass thickness, and velocity and temperature profiles in the system. Numerous studies were published to represented the fluid stratification inside the tubes and the storage tank, as well as the analytical modeling of the fluid thermal problem. The objectives of this paper were the study of a solar heater with evacuated tube, regarding the operating characteristics and operational parameters. For this reason, a computational fluidynamics (CFD) was used / Mestre

CAPES; PETROBRAS / O escoamento de gás-líquido descendente, no padrão golfadas é frequentemente encontrado em linhas de produção de petróleo provocado pela topografia do terreno. Assim, é necessário entender a dinâmica deste tipo de escoamento para o projeto de linhas de produção de óleo e gás, assim como para o dimensionamento de separadores e equipamentos. Neste cenário, no presente trabalho é caraterizado experimentalmente o escoamento bifásico de líquido-gás no padrão intermitente na direção descendente, em tubulações com inclinações de 0°, −4°, −7°, −10° e −13°. O estudo foi realizado utilizando o circuito experimental instalado no NUEM/UTFPR. Os experimentos foram conduzidos para diferentes condições de vazão de líquido e gás que garantam o padrão intermitente em golfadas, e para a monitoração das estruturas (fases) do escoamento foi utilizado um par de sensores de malha de eletrodos. A partir dos sinais temporais da fração de vazio adquiridos, foram extraídas as distribuições estatísticas dos parâmetros característicos do escoamento em golfadas, sendo estes: a velocidade de translação da bolha alongada, a frequência de passagem da célula unitária, o comprimento do pistão de líquido, o comprimento da bolha alongada e a fração de vazio na região da bolha alongada. Em posse dos dados experimentais processados, estes foram analisados com a finalidade de identificar a relação entre os parâmetros do escoamento em golfadas, tanto para suas distribuições estatísticas como para seu valor médio, com as vazões e propriedade dos fluidos. Foram elaboradas correlações, com intervalo de confiança de 95%, para calcular a frequência, velocidade da bolha alongada, comprimentos do pistão e da bolha, fração do líquido e de vazio; que certamente servirão de referência para o desenvolvimento de modelos matemáticos e desenvolvimento de projetos de engenharia. / Downward slug flow in ducts of circular cross section is a frequently observed flow regime in oil and gas transportation lines. The onset of this kind of flow is due to instabilities generated by irregular pipe topography. Therefore, to understand the hydrodynamics of the slug flow is paramount in the design of crude oil production lines as well as in the project of equipment involved in oil and gas operations. The goal of this work is to experimentally analyze and characterize the two-phase gas-liquid intermittent downward flow in ducts with inclination angles of 0°, −4°, −7°, −10° and −13°. The analysis was performed at different gas-liquid volumetric flow rates for which the slug flow regime was observed. An existing experimental rig in the NUEM/UTFPR labs was used to collect data. A pair of wire-mesh sensors to evaluate the flow structure, thus obtaining void fraction temporal series was employed. From those series, statistical distributions for the characteristic parameters of such slug flows – namely the elongated bubble translational velocity, the unit cell frequency, the liquid slug and the elongated bubble lengths and the void fraction in the elongated bubble region – were obtained. The processed signals were analyzed so as to identify the relationship between the slug flow parameters, their statistical distributions and averaged values alike as functions of the flow rates and fluid properties. Correlations for slug frequency, elongated bubble velocity, liquid slug and bubble lengths as well as empirical expressions for the void and liquid fractions were developed, all within a confidence interval of 95%. It is expected that such correlations may contribute to the betterment of future engineering endeavours, and used in the development of similar mathematical models.

CAPES; PETROBRAS / O escoamento de gás-líquido descendente, no padrão golfadas é frequentemente encontrado em linhas de produção de petróleo provocado pela topografia do terreno. Assim, é necessário entender a dinâmica deste tipo de escoamento para o projeto de linhas de produção de óleo e gás, assim como para o dimensionamento de separadores e equipamentos. Neste cenário, no presente trabalho é caraterizado experimentalmente o escoamento bifásico de líquido-gás no padrão intermitente na direção descendente, em tubulações com inclinações de 0°, −4°, −7°, −10° e −13°. O estudo foi realizado utilizando o circuito experimental instalado no NUEM/UTFPR. Os experimentos foram conduzidos para diferentes condições de vazão de líquido e gás que garantam o padrão intermitente em golfadas, e para a monitoração das estruturas (fases) do escoamento foi utilizado um par de sensores de malha de eletrodos. A partir dos sinais temporais da fração de vazio adquiridos, foram extraídas as distribuições estatísticas dos parâmetros característicos do escoamento em golfadas, sendo estes: a velocidade de translação da bolha alongada, a frequência de passagem da célula unitária, o comprimento do pistão de líquido, o comprimento da bolha alongada e a fração de vazio na região da bolha alongada. Em posse dos dados experimentais processados, estes foram analisados com a finalidade de identificar a relação entre os parâmetros do escoamento em golfadas, tanto para suas distribuições estatísticas como para seu valor médio, com as vazões e propriedade dos fluidos. Foram elaboradas correlações, com intervalo de confiança de 95%, para calcular a frequência, velocidade da bolha alongada, comprimentos do pistão e da bolha, fração do líquido e de vazio; que certamente servirão de referência para o desenvolvimento de modelos matemáticos e desenvolvimento de projetos de engenharia. / Downward slug flow in ducts of circular cross section is a frequently observed flow regime in oil and gas transportation lines. The onset of this kind of flow is due to instabilities generated by irregular pipe topography. Therefore, to understand the hydrodynamics of the slug flow is paramount in the design of crude oil production lines as well as in the project of equipment involved in oil and gas operations. The goal of this work is to experimentally analyze and characterize the two-phase gas-liquid intermittent downward flow in ducts with inclination angles of 0°, −4°, −7°, −10° and −13°. The analysis was performed at different gas-liquid volumetric flow rates for which the slug flow regime was observed. An existing experimental rig in the NUEM/UTFPR labs was used to collect data. A pair of wire-mesh sensors to evaluate the flow structure, thus obtaining void fraction temporal series was employed. From those series, statistical distributions for the characteristic parameters of such slug flows – namely the elongated bubble translational velocity, the unit cell frequency, the liquid slug and the elongated bubble lengths and the void fraction in the elongated bubble region – were obtained. The processed signals were analyzed so as to identify the relationship between the slug flow parameters, their statistical distributions and averaged values alike as functions of the flow rates and fluid properties. Correlations for slug frequency, elongated bubble velocity, liquid slug and bubble lengths as well as empirical expressions for the void and liquid fractions were developed, all within a confidence interval of 95%. It is expected that such correlations may contribute to the betterment of future engineering endeavours, and used in the development of similar mathematical models.