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Hidrodinamica e transferencia de calor no escoamento intermitente horizontal

Camargo, Ricardo Marques de Toledo 03 December 1991 (has links)
Orientadores: Fernando de Almeida França, Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:29:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_RicardoMarquesdeToledo_M.pdf: 5887136 bytes, checksum: fd9e1dd9cd9994920bad3dda24244aea (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Neste trabalho é desenvolvido um modelo para o cálculo do coeficiente médio de transferência de calor para uma mistura bifásica escoando em uma tubulação horizontal. O padrão de escoamento investigado é o intermitente, por ele ser muito comumente encontrado em oleodutos. O modelo para a transferência de calor requer o conhecimento das características hidrodinâmicas do escoamento. Para a determinação de tais características, existem diversas propostas, baseadas na solução de balanços de massa e de quantidade de movimento em cada uma das regiões em que se subdivide uma unidade do escoamento intermitente. Neste trabalho, os principais modelos hidrodinâmicos conhecidos são comparados a fim de permitir a escolha do que apresenta os melhores resultados. Para o cálculo do coeficiente médio de transferência de calor, duas condições de contorno limites são analisadas: temperatura uniforme e fluxo de calor uniforme na parede interna da tubulação. Os resultados calculados através do modelo são comparados aos dados experimentais obtidos neste e em outros trabalhos publicados. Os desvios com relação aos valores experimentais, tanto para o coeficiente médio de transferência de calor, quanto para as características hidrodinâmicas do escoamento, ficaram na faixa de +30%, um resultado satisfatório considerando-se a aleatoriedade típica do padrão de escoamento intermitente / Abstract: In this work is developed a model to predict the average two-phase heat transfer coefficient for a mixture flowing in a horizontal pipe. The flow pattern investigated is the intermittent. This flow pattern is currently encountered in oil pipelines. The heat transfer model requires the knowledge of the hydrodynamic characteristics af the flow. Many models have been suggested to calculate these characteristics. A typical approach is to apply mass and momentum balances for each region of the intermittent unit. These hydrodynamic models are compared with experimental data in order to choose the one which best represents the flow characteristics. Two limiting boundary conditions for the heat transfer calculations are analysed: uniform temperature and uniform heat flux at the inner pipe wall. The results calculated using the proposed model are compared with experimental data obtained in this work, as well as others published in the literature. Results for average heat transfer coefficients and hydradynamic characteristics lie between +30% when compared to the experimental values. This is a satisfactory result considering the randomness of the intermittent flow / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo
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Distribuição de fases de escoamento a bolhas em duto de secção quadrada atraves de curva de 180º no plano vertical / Phase segregation in bubbly flow in square section duct inside a 180 degree vertical plan curve

Matos, Arlindo de 12 October 2004 (has links)
Orientadores: Fernando de Almeida França, Eugenio Spano Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:18:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Matos_Arlindode_D.pdf: 9963992 bytes, checksum: 98b022ae27ddb93d77b9a1df576b04af (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A distribuição das fases de um escoamento a bolhas ocorrendo no interior de um duto de seção quadrada em uma curva de 180º é o tema deste trabalho. Utilizou-se, para tanto, de abordagens experimental e numérica. Assim, aspectos como a influência da intensidade do campo centrífugo na segregação das fases, detalhes do processo de migração das bolhas de gás da seção externa para a interna da curva e o papel desempenhado pela turbulência neste fenômeno, são apresentados e discutidos. A experimentação ocorreu em um circuito devidamente preparado para o escoamento de misturas de ar e água no padrão em bolhas, ocorreu em pressões próximas da atmosfera e à temperatura ambiente (= 23°C). A filtração de vazio local foi medida sobre cada um de quatro planos transversais ao escoamento ao longo da curva. Para medir a distribuição de fração de vazio nestes quatro planos utilizou-se de sondas elétricas condutivas de fio único. As velocidades superficiais de líquido e gás e, conseqüentemente, as respectivas vazões, aplicadas no experimento variaram de 0,9 m/s a 3,0 m/s e 0,04 m/s a 0,5 m/s, respectivamente. Os resultados experimentais de distribuição de &ação de vazio foram comparados com cálculos numéricos realizados pelo CFD Phoenics. Uma implementação Euleriana-Euleriana do Modelo de Dois Fluidos, representado por suas equações locais médio-temporais, foi utilizada para representar matematicamente o escoamento. As equações de conservação da massa e da quantidade de movimento foram escritas em termos de coordenadas generalizadas para um sistema 3D cartesiano. Termos fontes adicionais simularam a ação do campo centrifugo que surge no escoamento ao longo da curva. O fechamento do sistema de equações diferenciais foi obtido com a utilização de termos interfaciais. Dois modelos foram empregados para representar o tensor turbulento (Algébrico, e k-e padrão), ambos com termo complementar que considerava a turbulência adicional induzida pelo movimento relativo das bolhas. Os resultados experimentais e numéricos da distribuição de fração de vazio nos quatro diferentes planos ao longo da curva, da seção de entrada até sua seção de saída, para as várias condições operacionais, foram comparados em termos de gráficos de iso-superficies, que deram uma visão geral, mas aproximada, das distribuições, e também em termos de gráficos lineares, em termos do valor local da fração de vazio. A comparação entre resultados indicou detalhes do processo de migração das fases. Adicionalmente, gráficos de escoamento secundário, distribuição de velocidades, distribuição de energia cinética turbulenta e de viscosidade turbulenta foram apresentados para que o papel da turbulência na segregação das fases se tomasse passível de análise / Abstract: The phase segregation in gas-liquid bubbly flow taking place inside a 180 degree plane curve, i.e., with null torsion, is the subject of this work. Both experimental and numerical approaches have been performed. Thus, aspects as the influence of intensity of centrifugal field on phase segregation, the role played by turbulence on phase segregation and details of the gas bubbles migration from the outer to inner curve section have been disclosed. The experimentation was carried on in a set-up prepared to run air-water flows, and the flow happened at near atmospheric pressure and ambient temperature (23°C). The local void fraction was measured four transversal planes along the curve. To measure the void fraction distribution one used a single wire conductive probe. The liquid and the gas superficial velocities varied from 0.9 m/s to 3.0 m/s and 0.04 m/s to 0.5 m/s, respectively. The experimental results for the void fraction distribution were compared with numerical calculations performed by the CFD Phoenics. An Eulerian-Eulerian implementation of the Two-Fluid Model, expressed by time-averaged variables, was used to give a mathematical representation of the flow. The mass and momentum conservation equations were written in terms of generalized coordinates for a 3D Cartesian coordinate system. Additional source terms simulated the centrifugal field that arises along the curve. The closure of the system of differential equations was achieved by the use of interfacial terms. Two models were used to express the turbulent tensor, (Algebraic and k-8 model) with complimentary terms accounting the bubble-induced turbulence. The numerical results for the void fraction distribution in different transversal planes were compared with the experimental ones, in terms of surface and linear plots, providing both a qualitative overview and a fine inspection of the gas segregation. The comparisons between the void distribution on the four planes along the curve, for different operational conditions, revealed the influence of the centrifugal field intensity on the phase segregation and gave an overview of the phase migration ITom the outer to the inner section of the curve. Additionally, plots of secondary flow, velocity distribution, turbulent kinetic energy and turbulent viscosity were also presented in order to turn on the light over the role played by the turbulence on the phase segregation process / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor Engenharia Mecânica
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Hidrodinamica de bioreatores do tipo airlift

Perez, Ronaldo 25 August 1995 (has links)
Orientador: Sandra Lucia da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T14:21:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perez_Ronaldo_M.pdf: 3780949 bytes, checksum: b94a414b6cdc6c9430c0d99924b06bec (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Estudos de reatores bioquímicos do tipo airlift são recentes e pouco encontrado na literatura. O presente trabalho estuda as características hidrodinâmicas destes reatores, operando com líquidos característicos de sistemas fermentativos em função das condições de escoamento e geometria do equipamento. A circulação de líquidos altamente viscosos realizada em reatores airlift foram investigadas para diferentes condições de fluxo de gás, altura de líquido, viscosidade de líquido e diâmetros do distribuidor de gás e do duto de transporte. Medidas de fração de gás retido e observações dos regimes de fluxo bifásico foram realizados. Tais observações forneceram subsídios para a obtenção da correlação empírica que descreve a circulação de líquido no reator, em função das variáveis experimentais. O sistema gás líquido foi ar-água e ar-soluções aquosas de poli acril amida (0,13% e 0,3% em peso). Os dutos de transporte utilizados eram de acrílico com diâmetros de 27 e 53 mm e 2 metros de altura. Os injetores de gás utilizados foram de 2,5, 5 e 10mm de diâmetro. Os resultados obtidos mostram que o regime de escoamento predominante na maioria dos experimentos é o pistonado. A fração de gás retido depende do tempo de aeração. A circulação de líquido e a retenção de gás são fortemente influenciados pela vazão de gás. A fração de gás retido aumenta e a circulação de líquido decresce com o aumento da viscosidade de líquido / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistema de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química
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Modelagem e simulação da dinamica do escoamento gas-solido vertical contra-corrente e concorrente

Guelli, Selene Maria de Arruda 26 March 1985 (has links)
Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T05:07:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guelli_SeleneMariadeArruda_M.pdf: 1895485 bytes, checksum: 8965e6414288b559db19d40c91ff509b (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: No presente trabalho, foi realizado estudo da dinâmica do escoamento gás-sólido vertical concorrente gás-sólido vertical concorrente e contra-corrente, considerando-se o efeito da aceleração do fluído e das partículas sólidas ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: This work deals with countercurrent and cocurrent solid-gas flow through a vertical tube, includg the acceleration effect on the and solid particles ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química
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Atrito interfacial em escoamento anular transicional

Pedras, Marcos Heinzelmann Junqueira 18 February 1993 (has links)
Orientador: Fernando de Almeida França / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T04:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedras_MarcosHeinzelmannJunqueira_M.pdf: 2028968 bytes, checksum: 81f3a7bde1348c530a6a45a20de29e77 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: o objetivo deste trabalho é estudar o atrito interfacial em escoamentos anulares co-correntes ascendentes na condição próxima da reversão de fluxo. O fenômeno foi experimentado em laboratório utilizando-se ar e água como fluidos de trabalho. Os resultados são apresentados e comparados com outros da literatura, validando assim os experimentos realizados. É proposta uma correlação para o cálculo da fração de vazio baseada no modelo de deslizamento. Também é proposta uma correlação para o cálculo do coeficiente de atrito interfacial baseada na análise das forças predominantes no escoamento. A interrelação entre estas grandezas do escoamento foi obtida a partir da aplicação do modelo de dois fluidos ao escoamento anular, com as simplificações que se aplicam. A aplicabilidade da correlação obtida estende-se desde os escoamentos anulares com filme fino ("rough annular flow") a escoamentos próximos da reversão de fluxo (escoamento anular transicional) / Abstract: The aim of this work is the study of the interfacial friction in vertical upward cocurrent annular transitional flow. Annular transitional flow refers to the flow conditions close to the onset of the flow reversal. The phenomenon has carried out in laboratory with water-air as working fluids. The results a~e revelead and compared with data published in the literature, validating the achieved experimental data. It is proposed a correlation for the void fraction based on the drift madel. In addition it is proposed a correlation for the interfacial friction factor based on the analysis of the predominant forces in the flow. The interrelation between these forces has been obtained from the two fluid madel with proper simplifying assumptions. The appiicability of this correlation for interfacial friction factor ranges from rough annular flow to annular flow close to the onset of the flow reversal / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo
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Estudo da hidrodinamica de um escoamento bifasico gas liquido anular horizontal em regime permanente

Prado, Mauricio Gargaglione 29 March 1989 (has links)
Orientação : Yugdutt Sharma, Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:35:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_MauricioGargaglione_M.pdf: 3359112 bytes, checksum: 76a29e7ad3a603a7d75ba33026c0375d (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Um modelo a dois campos de fluxo baseado em balanços diferenciais unidirecionais de massa e de quantidade de movimento é desenvolvido para o escoamento bifásico anular horizontal em regime permanente, permitindo a determinação das características hidrodinâmicas do escoamento tais como: (a) perfis de velocidade; (b) gradiente de pressão; (c) espessura do filme líquido e (d) fração de vazio. É proposto um modelo de deposição das gotículas de líquido dispersas no núcleo gasoso com a finalidade de calcular a concentração de líquido no mesmo. Os modelos são aplicados para sistemas gás-líquido multicomponentes, através de um algoritmo de cálculo que envolve a solução simultânea das equações de estado (para o cálculo de equilíbrio líquido-vapor e propriedades das fases), de conservação de massa e de quantidade de movimento, constituindo um simulador computacional. Os dois modelos são testados com dados de laboratório obtidos na literatura e o simulador é confrontado com dados reais da operação de dutos obtidos do Banco de Dados de Fluxo Multifásico da Petrobrás / Abstract: A two-fluid model based on unidirectional differential balances for mass and linear momentum is developed for the horizontal steady state annular two phase flow. The model permits the determination of hydrodynamic characteristics such as(a) velocity and shear stresses profiles; (b) pressure gradient; (c) liquid film thickness and (d) gas void fraction. A depositon model for the liquid droplets entrained in the gas core is proposed in order to calculate the entrainment rate. An algorithm is developed which simultaneously solves the equations of state (to calculate the liquid vapour equilibrium and phase properties), conservation of mass and linear momentum. Laboratory data obtained in the literature and operational data obtained in the Multiphase Flow Data Bank of Petrobrás were used to verify the models / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo
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Estudo da fluidodinamica de leitos fluidizados circulantes com injeção de ar secundario

Pécora, Araí Augusta Bernárdez, 1959- 24 January 1995 (has links)
Orientador: Leonardo Goldstein Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T00:49:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pecora_AraiAugustaBernardez_D.pdf: 40278670 bytes, checksum: a23547e0ff1c1900d032b946f5e3839d (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: A crescente aplicação industrial de sistemas com leito fluidizado circulante em processos que envolvem sólidos particulados ressalta a necessidade de aprofundamentos teóricos e experimentais no estudo de tais equipamentos. Observa-se um avanço maior no campo experimental decorrente de ajustes realizados muitas vezes sem o necessário respaldo teórico do problema. A injeção de ar secundário, fato bastante comum em combustores de leito fluidizado, ainda não foi analisada profundamente na literatura, sendo fator de importância no controle de poluentes atmosféricos. O presente trabalho contribui para o conhecimento de sistemas de leito fluidizado circulante, através do estudo experimental da fluidodinâmica envolvendo a injeção de ar secundário e de considerações acerca da simulação de tais sistemas. Os experimentos foram realizados num sistema construído em escala piloto com 4,0 m de altura e 0,10 m de diâmetro interno, utilizando areia com diâmetro médio entre 200 e 920 'mu¿m. A temperatura do gás na entrada da coluna principal estava em tomo de 200°C, enquanto que a velocidade variou entre 2,5 e 9,5 m/s. Os dados experimentais obtidos permitiram a proposição de correlações para a queda de pressão em ciclones e válvulas de recirculação tipo L, importantes para a análise do balanço de pressão do sistema. O estudo da simulação da fluidodinâmica do leito fluidizado circulante forneceu resultados que foram comparados com resultados experimentais próprios e de outros pesquisadores, contribuindo para o conhecimento do sistema / Abstract: The increasing usage of circulating fluidized beds in gas-solid processes enphasizes the need of further theoretical and experimental studies of these equipments. Improvements are introduced decuITingITomexperience in the field, many times without knowledge of the basic phenomenology behind. The secondary air injection is often used in fluidized bed combustors, but the literature is poor in the subject, although important it is for atmospheric pollutant control. This work contributes to the understanding of circulating fluidized bed systems through experimental studies of its fluid dynamics with secondary air injection and consideration of its mathematical simulation. The experiments were ran in a 4-0 m high, 0.10 m internal diameter riser system. The solid material was 200 - 920 'mu¿m sand. The gas temperature at the beginning of the riser was around 200°C and the superficial gas velocity varied in the 2.5 - 9.5 m/s range. The data which were obtained made possible to suggest correlations for the pressure drop in cyclones and in recirculating L-valves, necessary in the study of the system pressure balance. The circulating fluidized bed fluid dynamics simulation was considered. The results obtained were compared with experimental data of this work and Itomother authors, contributing to a better understanding of the process / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica
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Estudo numerico de um escoamento bifasico, laminar : padrões anular e estratificado

Silva Junior, Valter 10 March 1995 (has links)
Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T01:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_Valter_M.pdf: 15616905 bytes, checksum: e24246d006fcf23db751e25975bd12f1 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Uma solução numérica das equações do momentum, em duas dimensões, para um escoamento bifásico, fluido(s) Newtoniano(s), regime permanente, laminar, axial, plenamente desenvolvido, num conduto longo, na horizontal e com secção transversal circular, é levada a efeito. Os padrões anular e estratificado são considerados presumindo a interface como sendo circular-cilíndrica ou um segmento de arco de uma superfície cilíndrica, possivelmente de curvatura zero (corda). Matematicamente, o fenômeno físico é descrito por equações tipo condução e representa um escoamento potencial. Para resolver o problema, utiliza-se do método Flux-Spline (Varejão, 1979), o qual baseia-se na formulação de volumes de controle (patankar, 1980), porque revela-se mais acurado e econômico que outros esquemas. Além disso, foi engendrado para lidar com termos fonte homogêneos por partes, feição particularmente interessante neste tipo de assunto. Ademais, a presença de uma superfície de separação entre as fases, cuja posição é conhecida previamente, impõe o uso de uma estrutura de coordenadas curvilíneas generalizadas, portanto o trabalho de Hsu (1981), que estendeu o conceito supra mencionado, originalmente derivado para coordenadas Cartesianas, é empregado. Os resultados são confrontados àqueles investigados por Bentwich (1964) e as comparações em termos de vazões volumétricas mostram muito boa concordância. Aquele autor concebeu uma solução analítica sob as mesmas premissas feitas aqui, todavia a referida técnica numérica não está restrita a tais limitações: apenas, para um problema em especial, uma malha computacional apropriada deve ser construída a fim de mapear o domínio de cálculo / Abstract: A numerical solution of the two-dimensional momentum equations for a two-phase, Newtonian fluid(s), steady, laminar, axial, fully developed flow in a long, horizontal, circular pipe is conducted. The annular and stratified patterns are considered by assuming the interface between the phases to be either circular-cylindrical or an arc-segment of a cylindrical surface, possibly of zero curvature (chord). Mathematically, the physical phenomenon is described by conduction-type governing equations and represents a potential flow. To solve the problem, the Flux-Spline method (Varejão, 1979), built on the basis of the contral-volume formulation (Patankar, 1980), is used, because it shows to be more accurate and economic than other schemes. Besides, it was devised to handle homogeneous by parts source-terms, a feature particularly interesting in this type of question. Moreover, the presence of the interface, whose position is known in advance, imposes the use of a general curvilinear coordinates frame, hence the work of Hsu (1981), who extended the aforementioned concept, originally derived to Cartesian coordinates, is utilized. The results are confranted against the calculations carried out by Bentwich (1964) and comparisons in terms of volumetric flow rates show a very good match. That author constructed an analytical solution under the same assumptions made here, although the referred numerical technique is not restricted to such limitations: only, for a given problem, an apprapriate computing mesh must be placed to map the domain of calculation / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica
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Análisis fluido dinámico de un flujo de burbujas mediante CFD

Inaipil Leal, Matías Ignacio January 2015 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / El flujo de burbujas es uno de los tantos ejemplos de los denominados flujos bifásicos, éstos pueden ser encontrados en un gran número de industrias y es simplemente la presencia de más de dos fases en una misma línea de flujo. En particular el flujo de burbujas es usado en el proceso de flotación, este tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire, este trabajo pretende empezar con el estudio de este tipo de flujos con la motivación final en las celdas de flotación. El objetivo general del trabajo es utilizar un método numérico para modelar un flujo de burbujas mediante CFD (Computational Fluid Dynamics). El método debe ser aplicado al flujo generado por una corriente de aire impulsada en un estanque con agua, como objetivos específicos debe lograr predecir la forma de la burbuja, el tamaño, la velocidad, trayectoria y la existencia o no de coalescencia, utilizando el método numérico. En la primera parte de este trabajo se realiza una comparación entre modelos teóricos para el volumen, velocidad y trayectoria de la burbuja, con resultados experimentales de algunas bibliografías consultadas, el afán de esto es poder validar un set de modelos teóricos que permitan luego realizar una comparativa con la simulación hecha. Los modelos teóricos encontrados relacionan la forma con diferentes números adimensionales (Eo, Re y M), existe un modelo para el volumen de una burbuja generada a flujo constante, la cual toma en consideración la formación de burbuja en 2 etapas (expansión y desprendimiento) usando como supuesto el radio de la burbuja en la etapa de expansión igual al largo del cuello formado en la etapa de desprendimiento, para la velocidad las múltiples expresiones que existen se relacionan con el diámetro equivalente de la burbuja. Y para la trayectoria, existen variados criterios que difieren unos con otros para determinar una trayectoria recta, zigzag o espiral. El trabajo se centra en un estanque cilíndrico con agua, por el cual se ingresará aire a través de un orificio en su parte inferior, generando así el flujo de burbujas que se desea modelar, el tamaño del orificio y el caudal de aire son variables que se consideran en el estudio preliminar para luego ser determinados según los resultados obtenidos. La simulación realizada, en un entorno 3D, arrojó generación de burbujas con un volumen muy cercano al esperado según los modelos teóricos, frecuencia de formación de burbujas altas, velocidad ascendente de la burbuja por sobre lo esperado, la forma corresponde con la caracterización según los números adimensionales, se observan trayectorias que se pueden clasificar dentro de espirales, además se tiene que el campo de velocidades influye bastante en los distintos resultados obtenidos.
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Mecanismo de partição e quantificação das espécies de cromo usando sistema aquoso bifásico / Partition mechanism and quantification of chromium species using aqueous biphasic system

Patrício, Pamela da Rocha 05 July 2016 (has links)
Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-03-06T10:51:32Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1101613 bytes, checksum: a41aefd35e8227c38a8a245291e557a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T10:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1101613 bytes, checksum: a41aefd35e8227c38a8a245291e557a4 (MD5) Previous issue date: 2016-07-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os dois principais estados de oxidação do elemento cromo, Cr(III) e Cr(VI), divergem bastante nas suas propriedades biológicas e toxicológicas, assim, é muito importante distingui-los. As técnicas analíticas mais usuais para quantificação permitem a determinação da quantidade total de cromo, em vez do teor de cada espécie. Portanto, é uma contribuição para área desenvolver novos métodos para a especiação deste elemento. No presente trabalho foi avaliada a partição de Cr(III) e Cr(VI) utilizando sistema aquoso bifásico (SAB) formado por polímero (PEO1500) ou copolímero tribloco (L64), um eletrólito (Li 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 , C 6 H 5 Na 3 O 7 , ou C 4 H 4 Na 2 O 6 ) e água, sem a presença de qualquer extratante. O íons Cr(III) particionaram favoravelmente para a fase rica em eletrólito (FRE) do SAB, enquanto os íons Cr(VI) se concentraram preferencialmente na fase rica em macromolécula (FRM) na maioria dos SAB estudados. A porcentagem de extração (%E) das espécies de cromo da FRE para FRM foi afetada pelo pH, comprimento da linha de amarração (CLA), natureza do eletrólito e hidrofobicidade da macromolécula. O SAB PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O em pH 2,0 à 25,0 °C revelou ser um excelente sistema para especiar cromo sendo obtida %E Cr(III) = 0,0100 %, %E Cr(VI) = 99,9 % e fator de separação (S Cr(VI),Cr(III) ) = 1,00 × 10 8 . Diante desses resultados foi desenvolvido um método analítico para a determinação das espécies Cr(III) e Cr(VI). O SAB PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O em pH 2,0 e CLA = 46,97 % (m/m) à 25,0 °C foi utilizado para a separação e, ou pré- concentração das espécies, enquanto a espectrometria de absorção atômica com chama (EAAC) foi usada para determinação das espécies. As espécies não sofreram interconversão durante o procedimento de separação e, ou pré-concentração. O método proposto foi aplicado para determinação de Cr(III) e Cr(VI) em amostras de água de torneira, estação de tratamento, rio e resíduo de galvanoplastia. As figuras de mérito foram limite de detecção 0,0538 mg kg -1 , limite de quantificação 0,163 mg kg -1 , faixa dinâmica 0,0500 - 4,00 mg kg -1 , precisão 0,802 % para Cr(VI) e 3,53 % para Cr(III) e exatidão 13,6 %. O método proposto apresenta vantagens em relação a outros métodos existentes, como ser ambientalmente seguro, pois utiliza componentes atóxicos e biodegradáveis, além de ser robusto, simples, de baixo custo e permitir uma rápida separação de fase sem a formação de emulsões estáveis. / The two principal oxidation states of the chromium element, Cr(III) and Cr(VI), are very different in their biological and toxicological properties, so, it is very important to distinguish between them. The usual analytical techniques for quantification allow the determination of the total amount of chromium rather than each species content. Consequently, it is a contribution to the field the development of new methods for this element speciation. In the present work, it was investigated the Cr(III) and Cr(VI) partition using aqueous biphasic systems (ABS) formed by polymer (PEO1500) or a triblock copolymer (L64), an electrolyte (Li 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 , C 6 H 5 Na 3 O 7 , or C 4 H 4 Na 2 O 6 ) and water, without the presence of any extractant. Cr(III) ions were favorably partitioned to the electrolyte-rich phase (ERP) of the ABS, whereas the Cr(VI) ions were preferentially concentrated in the macromolecule-rich phase (MRP) in the most analyzed ABS. The extraction percentage (%E) of chromium species from the ERP to the MRP was affected by pH, tie-line length (TLL), electrolyte nature, and macromolecule hydrophobicity. The PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O ABS, TLL = 46.97 % (m/m), at pH 2.0 and 25.0 °C has proved to be an excellent system to speciate chromium being obtained %E Cr(III) = 0.0100 %, %E Cr(VI) = 99.9 % and the separation factor (S Cr(VI),Cr(III) ) = 1.00 × 10 8 . Considering these results it was developed an analytical method for Cr(III) and Cr(VI) determination. PEO1500 + Na 2 SO 4 + H 2 O ABS at pH 2.0, 25.0 °C and TLL = 46.97 % (m/m) was used to separate and, or pre- concentrate the species, while flame atomic absorption spectrometry (FAAS) was used to determine the species. The species do not interconvert during the separation and, or pre-concentration procedure. The proposed method was applied to determine Cr(III) and Cr(VI) in water samples of tap, treatment plant, river and electroplating waste. The figures of merit were limit of detection 0.0538 mg kg -1 , limit of quantification 0.163 mg kg -1 , dynamic range 0.0500 - 0.500 or 0.100 - 4.00 mg kg -1 , precision 0.802 % for Cr(VI) and 3.53 % for Cr(III) and accuracy 13.6%. The proposed method has advantages over other existing methods, as to be environmentally safe, since it uses nontoxic and biodegradable components, besides being robust, simple, low cost and allows fast phase separation without the formation of stable emulsions.

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