Orientador: Leonardo Goldstein Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_MarcosDonizete_M.pdf: 5077011 bytes, checksum: c1b9066b877bcfe1af8be5b8a935e84d (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O emprego de modelos constitui uma solução prática para estudar a influência dos fatores operacionais no desempenho dos ciclones de porte industrial. A construção dos modelos deve obedecer a fatores de escala apropriados que determinam a existência de semelhança entre o modelo e o protótipo. Modelo e protótipo apresentarão comportamento fluidodinâmico semelhante se forem geometricamente semelhantes e se os valores dos números adimensionais correspondentes forem iguais. Um conjunto de números adimensionais representativo dos fenômenos envolvidos no escoamento gás-sólidos em ciclones deve levar em conta as forças interparticulares, como a de van der Waals e a eletrostática. A dificuldade para obedecer às condições de semelhança levando-as em conta seria, no entanto, muito grande. Assim sendo, desconsiderou-se a eventual participação das forças interparticulares na determinação do grupo de números adimensionais a partir dos quais se gerou as leis de escala. Estas leis simplificadas foram aplicadas para a construção de dois ciclones, modelo e protótipo, em escala, que foram testados para determinação da faixa de aplicação da simplificação introduzida. Adicionalmente abriu-se mão de operar com uma semelhança dinâmica completa entre modelo e protótipo, tendo-se a chamada Semelhança Incompleta, pois, por motivos práticos, operou-se o modelo com ar em condições ambientais, o que equivale a desprezar as forças viscosas em relação às forças de inércia, subtraindo-se o requisito da igualdade do número de Reynolds das relações de escala. O presente trabalho mostrou experimentalmente a existência de concentrações a partir das quais a simplificação proposta perde a validade, implicando que as forças desconsideradas são de magnitude tal que não podem deixar de ser consideradas na geração dos adimensionais. Verificouse que, abaixo destas concentrações limite houve semelhança quanto ao rendimento de coleta, como se constatou pela existência de igualdade dos rendimentos de coleta dos ciclones modelo e protótipo, quando em condições operacionais de velocidades correspondentes e com a mesma concentração de sólidos na entrada dos ciclones. Verificou-se também que a perda de pressão, Dp, adimensionalizada em relação à perda de pressão no ciclone vazio mostrou-se mais adequada que a razão Dp/romo2; para definição da semelhança quanto à perda de pressão, possivelmente porque a velocidade na entrada do ciclone, mo, não seja a velocidade mais adequada a ser utilizada na adimensionalização da perda de pressão / Abstract: The use of models in scale is a practical way of studying how the operational parameters influence the performance of industrial cyclones. The model and the prototype cyclones should be built according to a scaling law - given by a set of dimensionless parameters --, so that they are similar. It there will be fluid-dynamical similarity between the cyclones if they are geometrically similar and the sets of corresponding dimensionless parameters are equal. A group of dimensionless parameters which represent the gas-solid flow phenomenon in cyclones should consider interpartic1e forces, such as the van der Waals and the electrostatic forces. However, as it would be quite difficult to comply with a scaling law determined from taking into consideration these forces, it was decided not to include them and check the range of applicability of the simplified set. Moreover, during the tests, all the dimensionless parameters were made equal, with the exception of the Reynolds number, because, for practical reasons, atmospheric air was used in the tests for both prototype and model cyc1ones, what is equivalent to neglect the viscous forces as compared to the inertial forces. The present work showed that when the model and prototype cyclones were operating at the corresponding velocities and with the same solids concentration at the inlet, similarity was obtained between the collection efficiencies when the solids concentration was less than 1.0 kg/kg, meaning that the proposed methodology was appropriate, that is, that the forces not included were not significant and could be neglected. Concerning the pressure drop in the cyclones, it was observed that the ratio of the pressure drop, Dp, by the pressure drop in the cyclone with no solids, was more appropriate than the ratio Dp/romo2; for expressing similarity, maybe because the entrance velocity, mo, is not the best velocity to be used as a scaling parameter / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5277.pdf: 13051185 bytes, checksum: 9cb370ab43174d5e7f195b09ce46795c (MD5) Previous issue date: 2013-05-23 / The study of micrometric and nanometric particle adhesion to surfaces have excelled in various technological fields. The adhesion has a significant role in the pharmaceutical industry, food, in the pneumatic conveying of materials in the manufacture of semiconductors, in the formation of aerosol, in painting, as well as environmental pollution and industrial hygiene. These studies are progressing to get a greater insight into the adhesion force between particles and surfaces. The main objective of this work is to check the influence of particle size of organic particulate material with the determination of the force adhesion between these particles and a substrate of organic origin. The substrates used were the filters ester-cellulose membranes, varying the porosity in 0.2 μm, 0.4 μm and 0.8 μm. The particulate material: activated coal and soot, varying the diameter of 11.1 -17 μm, 17.1-23 μm and 23.1-29 μm. To get the value of the adhesion force, was used the centrifuge technique, in which the adhesion force is equal in magnitude, but with the opposite sign to the centrifugal force required to detach the particles of the substrate. To obtain experimental data by centrifugal technique varied angular speeds of compression: 1000, 2000 and 5000rpm for angular speeds of detachment: 1000, 3000, 5000, 7000, 9000, 11000, 13000 and 14000rpm, using a microcentrifugal (MA -860, Marconi equipment) whose maximum speed rotation is of 14000rpm. The analysis of each system particulate material/ ester-cellulose membrane was made using an image analysis program (Image-Pro Plus 7.0), in order to verify the behavior of the particles attached to the substrate, through of the detachment of these particles after application of angular speed of compression and detachment. On data obtained by image analysis it was possible to determine the adhesion force between particles and the substrates, apresenting a profile log-normal percentage of adhered particles on adhesion force. For each systems analyzed particulate material/ester-cellulose membrane was the direct influence of variation of angular speed of compression (press-on) on the strength of adhesion, being possible to observe that the average diameter of the particles of particulate materials influence on surface membranes and detachment that the porosity of the surface of ester-cellulose membranes also influence the determination of the adhesion force. And, as a result of these analyses, it was possible to make a comparison between the experimental data and models of literature. / O estudo da adesão de partículas micrométricas e nanométricas em superfícies têm se destacado em vários campos tecnológicos. A adesão tem um significante papel na indústria de produtos farmacêuticos, alimentos, no transporte pneumático de materiais, na fabricação de semicondutores, na formação de aerossol, na pintura, bem como na poluição ambiental e higiene industrial. Esses estudos avançam no sentido de obter um maior conhecimento sobre a força de adesão entre partículas e superfícies. O objetivo principal deste trabalho é de verificar a influência do tamanho das partículas do material particulado orgânico com a determinação da força de adesão entre essas partículas e um substrato de origem orgânica. Os substratos utilizados foram os meios filtrantes membranas de éster-celulose, variando as porosidades em 0,2μm, 0,4μm e 0,8μm. Sendo o material particulado: fuligem e carvão ativado, variando as faixas de diâmetros de 11,1-17 μm, 17,1-23 μm e 23,1-29μm. Para se obter o valor da força de adesão, utilizou-se a técnica centrífuga, na qual a força de adesão é igual em magnitude, mas com sinal oposto à força centrífuga requerida para desprender as partículas do substrato. Para obtenção dos dados experimentais através da técnica centrífuga variaram-se as velocidades angulares de compressão em: 1000, 2000 e 5000rpm para velocidades angulares de desprendimento: 1000, 3000, 5000, 7000, 9000, 11000, 13000 e 14000rpm, com a utilização de uma microcentrífuga (MA -860, Marconi Equipamentos) cuja velocidade máxima de rotação é de 14000rpm. A análise de cada sistema material particulado/membrana de éstercelulose foi feita através de um programa de análise de imagens (Image-Pro Plus 7.0), visando verificar o comportamento das partículas aderidas ao substrato, ou seja, o desprendimento dessas partículas após a aplicação das velocidades angulares de compressão e descompressão. Diante dos dados obtidos pela análise de imagens foi possível determinar a força de adesão entre as partículas e os substratos, sendo determinado um perfil de adesão log-normal de porcentagem de partículas aderidas em relação à força de adesão. Para todos os sistemas analisados material particulado/membrana de éter-celulose verificou-se a influência direta da variação da velocidade angular de compressão (press-on) na força de adesão, sendo possível observar que o diâmetro médio das partículas dos materiais particulados influencia no desprendimento da superfície das membranas e, ainda, que as porosidades da superfície das membranas de éster-celulose também influenciam na determinação da força de adesão. E, como consequência destas análises, foi possível fazer uma comparação entre os valores da força de adesão obtidos experimentalmente e os modelos de adesão obtidos da literatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1719.pdf: 4099822 bytes, checksum: d5ebde001fdc032d57994de2427a7014 (MD5) Previous issue date: 2008-03-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / It was investigated in this work the influence of the size of the particles of the organic and inorganic powdery material on the force of adhesion of those particles and a built substratum of different materials: stainless steel, PVC, Teflon and glass, applying the centrifuge technique for different compression speeds and detachment. It was used for so much a centrifuga (MA - 860, Marconi Equipamentos), whose maximum speed of rotation is of 14000 rpm. The centrifugal speed is generated to promote the compression (press-on) and the detachment (spin-off) of the particles on the surface of the substratum. A program of analysis of images (Image-Pro Plus 4.5) it was used for the collection and the treatment of the images. To determine the adhesion force being used the centrifuge technique, in the headstock of the centrifuga it was necessary to install two tubes, built in aluminum, for the contention of the adapters, also built in aluminum. The purpose of the adapters was of sustaining the substratum containing the particles of the powdery material. After the application of the centrifugal speed of compression (press-on) and of the count of the particles initially stuck in the surface of the substratum, for the program of analysis of images, the substratum came back for the centrifuga for the application of the centrifugal speed of detachment (spin-off) in different rotation speeds. After each increase of the speed rotacional, the number of remaining particles of the compression was monitored. The material inorganic powdery, phosphatic rock (ρp = 3,07 g/cm3 and dp = 39,38 µm), and the organics, manioc starch (ρp = 1,49 g/cm3 and dp = 25,24 µm) and corn starch (ρp = 1,47 g/cm3 and dp = 23,08 µm), they were the powders used in the investigation of the influence of the force of adhesion particle substratum applying the centrifuge technique. The criterion of choice of the materials for the construction of the substratum and of the type of used powdery material it was your employability in the industry. The diameter strips studied for those powdery materials they were of 8 13 µm, 13 18 µm, 18 23 µm, 23 28 µm and 28 33 µm. The particles of each powdery material were pressed initially on the surface of the substratum centrifuged to a centrifugal speed of private compression, and immediately after this phase, the adhesion profile was determined. All the powders obeyed a log-normal distribution of percentage of particles stuck in relation to adhesion force. It was obtained the force of geometric medium adhesion for all the powders and it was verified that there was a lineal increase with the force of compression applied initially. For polydisperse particles stuck on a surface, the necessary force to separate the particles varies proportionally to your size. And the adhesion force among the particles of the powdery materials used in the experiments and the surface of the different substratum, increased with the increase of the size of the particles and with the increase of the centrifugal speed of compression (press-on). the order of adherence indicated the following relationship for the powdery materials: manioc starch > phosphatic rock, and for the substratum: glass > stainless steel > PVC > Teflon. Using the experimental results in this work, was considered an equation to represent in a more general way the experimental data obtained for the two powdery materials / Investigou-se neste trabalho a influência do tamanho das partículas do material pulverulento orgânico e inorgânico sobre a força de adesão dessas partículas e um substrato construído de diferentes materiais: aço inoxidável, PVC, Teflon e vidro, aplicando a técnica centrífuga para diferentes velocidades de compressão e desprendimento. Utilizou-se para tanto uma microcentrífuga (MA 860, Marconi Equipamentos), cuja velocidade máxima de rotação é de 14000 rpm. A velocidade centrífuga é gerada para promover a compressão (press-on) e o desprendimento (spin-off) das partículas sobre a superfície do substrato. Um programa de análise de imagens (Image-Pro Plus 4.5) foi usado para a coleta e o tratamento das imagens. Para determinar a força de adesão utilizando-se a técnica centrífuga, no cabeçote da microcentrífuga foi necessário instalar dois tubos, construídos em alumínio, para a contenção dos adaptadores, também construído em alumínio. A finalidade dos adaptadores era de sustentar os substratos contendo as partículas do material pulverulento. Após a aplicação da velocidade centrífuga de compressão (press-on) e da contagem das partículas inicialmente aderidas na superfície dos substratos, pelo programa de análise de imagens, os substratos retornaram para a microcentrífuga para a aplicação da velocidade centrífuga de desprendimento (spin-off) em diferentes velocidades de rotação. Após cada aumento da velocidade rotacional, o número de partículas remanescentes da compressão foi monitorado. O material pulverulento inorgânico, concentrado fosfático (ρp = 3,07 g/cm3 e dp = 39,38 µm), e os orgânicos, polvilho doce (ρp = 1,49 g/cm3 e dp = 25,24 µm) e maisena (ρp = 1,47 g/cm3 e dp = 23,08 µm) foram os pós utilizados na investigação da influência da força de adesão partícula substrato aplicando a técnica centrífuga. O critério de escolha dos materiais para a construção dos substratos e do tipo de material pulverulento utilizado foi a sua empregabilidade na indústria. As faixas de diâmetro estudadas para esses materiais pulverulentos foram de 8 13 µm, 13 18 µm, 18 23 µm, 23 28 µm e 28 33 µm. As partículas de cada material pulverulento foram inicialmente pressionadas sobre a superfície do substrato centrifugado a uma velocidade centrífuga de compressão particular, e imediatamente depois desta fase, o perfil de adesão foi determinado. Todos os pós obedeceram uma distribuição log-normal de porcentagem de partículas aderidas em relação a força de adesão. Foi obtida a força de adesão mediana geométrica para todos os pós e verificou-se que houve um aumento linear com a força de compressão aplicada preliminarmente. Para partículas polidispersas aderidas a uma superfície, a força necessária para separar as partículas varia proporcionalmente ao seu tamanho. E a força de adesão, entre as partículas dos materiais pulverulentos utilizados nos experimentos e a superfície dos diferentes substratos, aumentou com o aumento do tamanho das partículas e com o aumento da velocidade centrífuga de compressão (press-on). A ordem de aderência indicou a seguinte relação para os materiais pulverulentos: polvilho doce > concentrado fosfático, e para os substratos: vidro > aço inoxidável > PVC > Teflon. Utilizando-se os resultados experimentais levantados neste trabalho, estimou-se uma equação que representasse de forma mais geral os dados experimentais obtidos para os materiais

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-15Bitstream added on 2014-06-13T21:00:47Z : No. of bitstreams: 1 nova_cv_me_bauru.pdf: 1980542 bytes, checksum: 9aad1da39bf5c30c6e4d38ca0be07fef (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A teoria cinética dos gases tem como primeira aproximação o comportamento observado considerando o gás como tendo um comportamento ideal, isto é, pode ser modelado através da lei do gás ideal. As equações de estado conhecidas, como a equação do gás ideal e de van der Waals descrevem, dentro das aproximações do modelo, situações bastante diversas. Neste trabalho iremos utilizar a lei dos gases ideais, ou mais especificamente a implementação da Equação de van der Waals para o entendimento do fenômeno de colisões que entre átomos e moléculas / The kinetic theory of gases has a a first approximation the observed behavior considering the gas to have an ideal behavior, ie it can be modeled by the ideal bas law. The equations of state known as the ideal gas equation and Van der Waals describe, within the approximations of the model, very different situations. In this paper we use the ideal gas law, or more specifically the implementation of the Vann der Waals equation for understandign the phenomenon of collisions between atoms and molecules

Orientador: Aguinaldo Robinson de Souza / Banca: Americo Sheitiro Tabata / Banca: Nelson Henrique Morgon / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: A teoria cinética dos gases tem como primeira aproximação o comportamento observado considerando o gás como tendo um comportamento ideal, isto é, pode ser modelado através da lei do gás ideal. As equações de estado conhecidas, como a equação do gás ideal e de van der Waals descrevem, dentro das aproximações do modelo, situações bastante diversas. Neste trabalho iremos utilizar a lei dos gases ideais, ou mais especificamente a implementação da Equação de van der Waals para o entendimento do fenômeno de colisões que entre átomos e moléculas / Abstract: The kinetic theory of gases has a a first approximation the observed behavior considering the gas to have an ideal behavior, ie it can be modeled by the ideal bas law. The equations of state known as the ideal gas equation and Van der Waals describe, within the approximations of the model, very different situations. In this paper we use the ideal gas law, or more specifically the implementation of the Vann der Waals equation for understandign the phenomenon of collisions between atoms and molecules / Mestre

Resumo: O sistema de microscopia de força atômica se tornou um instrumento popular e útil para medir as forças intermoleculares com resolução atômica que pode ser aplicado em eletrônica, análises biológicas, engenharia de materiais, semicondutores, etc. Este trabalho estuda o comportamento da dinâmica não-linear da ponta da sonda causada pelo tipo da amostra e os modos de funcionamento de um microscópio de força atômica. Utilizando-se de simulações numéricas, busca-se uma solução aproximada, através do método de perturbação de múltiplas escalas e teoria de controle linear ótimo consegue-se um bom entendimento do trabalho feito e explicado a seguir. Este trabalho está dividido em três partes, na primeira apresentou-se o problema, mostrando a necessidade de se controlar o comportamento caótico no sistema a ser estudado. Mostrou-se o funcionamento do microscópio atômico com todas suas variáveis de funcionamento. Foram geradas as equações de movimento e os resultados são obtidos através de integrações numéricas das equações de movimento, obteve-se oscilações regulares e irregulares (caóticos), os quais dependem da escolha dos parâmetros do sistema. Na segunda parte do trabalho, utilizou-se o método das múltiplas escalas, efetuou-se a busca de uma solução analítica aproximada para o movimento estacionário do sistema, que foi obtida através de técnicas de perturbações. Este método foi desenvolvido foi desenvolvido por [10] para controlar estes sistemas / Abstract: The atomic force microscope system has become a popular and useful instrument to measure the intermolecular forces with atomic-resolution that can be applied in electronics, biological analysis, materials, semiconductors etc. This work studies the complex nonlinear dynamic behavior of the probe tip between the sample and cantilever of an atomic force microscope using numeral simulations, method of multiple scales, and optimal linear control. This work concerns of three parts, in the first we will make the presentation of the AFM, showing various models of AFM. In second part, regular and irregular (chaotic) behaviors depend of the physical parameters and can be observed when a numerical integration is performed. When the dynamic system of the AFM becomes a chaotic oscillator a computational and analytical study of the nonlinear dynamic behavior of the AFM oscillator is proposed and it is obtained by perturbations method. The third part is dedicated to the application and performance of the linear feedback control for the suppressing of the chaotic motion of a non ideal system, theses systems are numerically studied. We use the method developed by [10] to control both the non-ideal system. This method seeks to find an optimal linear feedback control where they find - if conditions for the application of linear control in non-linear, ensuring the stability of the problem / Orientador: José Manoel Balthazar / Coorientador: Bento Rodrigues de Pontes / Banca: Átila Madureira Bueno / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-25Bitstream added on 2014-06-13T19:37:14Z : No. of bitstreams: 1 nozaki_r_me_bauru.pdf: 1471745 bytes, checksum: 002a3fa9cff00fe97414905826f120e6 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O sistema de microscopia de força atômica se tornou um instrumento popular e útil para medir as forças intermoleculares com resolução atômica que pode ser aplicado em eletrônica, análises biológicas, engenharia de materiais, semicondutores, etc. Este trabalho estuda o comportamento da dinâmica não-linear da ponta da sonda causada pelo tipo da amostra e os modos de funcionamento de um microscópio de força atômica. Utilizando-se de simulações numéricas, busca-se uma solução aproximada, através do método de perturbação de múltiplas escalas e teoria de controle linear ótimo consegue-se um bom entendimento do trabalho feito e explicado a seguir. Este trabalho está dividido em três partes, na primeira apresentou-se o problema, mostrando a necessidade de se controlar o comportamento caótico no sistema a ser estudado. Mostrou-se o funcionamento do microscópio atômico com todas suas variáveis de funcionamento. Foram geradas as equações de movimento e os resultados são obtidos através de integrações numéricas das equações de movimento, obteve-se oscilações regulares e irregulares (caóticos), os quais dependem da escolha dos parâmetros do sistema. Na segunda parte do trabalho, utilizou-se o método das múltiplas escalas, efetuou-se a busca de uma solução analítica aproximada para o movimento estacionário do sistema, que foi obtida através de técnicas de perturbações. Este método foi desenvolvido foi desenvolvido por [10] para controlar estes sistemas / The atomic force microscope system has become a popular and useful instrument to measure the intermolecular forces with atomic-resolution that can be applied in electronics, biological analysis, materials, semiconductors etc. This work studies the complex nonlinear dynamic behavior of the probe tip between the sample and cantilever of an atomic force microscope using numeral simulations, method of multiple scales, and optimal linear control. This work concerns of three parts, in the first we will make the presentation of the AFM, showing various models of AFM. In second part, regular and irregular (chaotic) behaviors depend of the physical parameters and can be observed when a numerical integration is performed. When the dynamic system of the AFM becomes a chaotic oscillator a computational and analytical study of the nonlinear dynamic behavior of the AFM oscillator is proposed and it is obtained by perturbations method. The third part is dedicated to the application and performance of the linear feedback control for the suppressing of the chaotic motion of a non ideal system, theses systems are numerically studied. We use the method developed by [10] to control both the non-ideal system. This method seeks to find an optimal linear feedback control where they find - if conditions for the application of linear control in non-linear, ensuring the stability of the problem