Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T23:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cartaxo_SamuelJorgeMarques_D.pdf: 11007203 bytes, checksum: 5c9dfacee6e8fdfd1ecc1eb0394d3e1b (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O transporte de partículas por uma corrente gasosa, comumente denominado de transporte pneumático, tem sido usado com freqüência em uma ampla variedade de processos industriais. Isto se deve não somente à diversidade de materiais que é produzida e manipulada na forma de partículas, como também ao grande número de possíveis aplicações desta operação, as quais incluem desde o simples deslocamento de sólidos até tarefas relativamente mais complexas como a secagem e o craqueamento catalítico. Em decorrência do difundido uso industrial, a tecnologia do transporte pneumático tem sido intensivamente estudada e aprimorada ao longo dos anos, na tentativa de propiciar a sua aplicação de maneira mais racional e otimizada. Este trabalho reporta a investigação de fenômenos dinâmicos presentes no transporte pneumático vertical através do desenvolvimento e implementação de um modelo orientado a objeto, tridimensional, discreto, determinístico e transiente para a fase particulada. A fase fluida é modelada de maneira pseudo-bidimensional, distinta da fase particulada, e o acoplamento entre as fases é realizado por termos de interação bidirecional como a força de arraste do fluido sobre as partículas e a geração de momentum na fase fluida. O modelo contempla os efeitos de colisão partícula-partícula e das partículas com as paredes do equipamento. A metodologia da Simulação Orientada a Objeto (SOO) apresentada possibilitou a captura de padrões dinâmicos bastante complexos, a exemplo da recirculação das partículas e o escorregamento de sólidos junto à parede do tubo. Além disso, devido às propriedades da orientação a objeto, o modelo permitiu a simulação de misturas polidispersas, capacitando o estudo dos fenômenos de segregação presentes nos sistemas de transporte pneumático. Os resultados obtidos foram analisados através dos perfis de velocidades do fluido e das partículas, curvas de queda de pressão, curvas de distribuição granulo métrica e diagramas policromáticos de visualização, permitindo verificar a consistência fisica do modelo. Além disso, foram realizadas comparações com dados experimentais globais e locais, os quais exibiram concordância satisfatória, ratificando a confiabilidade desta metodologia / Abstract: Particle transportation by a gas stream, commonly named as pneumatic conveying, has been ftequently used in a large variety of industrial processes. This is due not only to the diversity of materiais produced and handled in a granulated form, as also to the great number of possible applications of that operation, which includes since the simple displacement of solids to relatively more complicated tasks such as drying and catalytic cracking. Due to the its spread industrial use, the pneumatic conveying technology has been intensively studied and improved along the years, in the attempt of propitiating its application in a more rational and optimized manner. This works reports the investigation of dynamic phenomena of the vertical pneumatic conveying through the development and implementation of an object oriented model, three-dimensional, discrete, deterministic and transient to the particulate phase. The fluid phase is modeled in a pseudo-bidimensional way, separated ftom the solid phase. The dynamic effects between the two phases are considered by bi-directional terms such as the drag force on the particles and the momentum generation in the fluid. The proposed model regards the effects of bi-directional coupling and three-dimensional movement of the particles. The presented Object Oriented Simulation (OOS) methodology enabled the capture of complex dynamic patterns, such as the partic1es refluxing and the precipitation of solids near the pipe waIl. Besides, due to the object-oriented properties, the model allowed the simulation of polydispersed mixtures, qualifying it to study the segregation phenomena in pneumatic transport systems. The obtained results were analyzed through the fluid and particles velociiy profiles, pressure drop curves, diameters distribution curves and polychromatic visualization diagrams, allowing to verify the physical consistence of the model. In addition, comparisons were accomplished with global and local experimental data, which exhibited satisfactory agreement, ratifying the reliability ofthis methodology / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Evaldo Miranda Coiado / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-27T19:20:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soldera_PauloEduardodosSantos_M.pdf: 6673990 bytes, checksum: 24e40e395beaafaa7bb5a785e84f69a2 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A perda de carga, de misturas sólido-líquidas escoando em condutos forçados horizontais no regime heterogêneo, pode ser calculada, conhecendo-se um parâmetro adimensional «I» de transporte de sedimento. Este adimensional depende: da velocidade média do escoamento, da densidade relativa e do tamanho dos grãos sólidos, do diâmetro do conduto, e de uma constante determinada experimentalmente (KD). Dentro da literatura sobre o assunto, a constante KD assume diversos valores, dependendo do autor, o que deixa dúvidas se realmente ela é uma constante. Para a mistura água-areia, calculou-se os valores de KD, que se trata de um parâmetro que depende da vazão do escoamento, do diâmetro dos sólidos e da concentração da mistura, e não uma constante como se encontra na literatura. Para a mistura água-calcário, não se pode obter valores coerentes para KD. Esse comportamento atípico deve-se ao pequeno diâmetro representativo desse sólido. Foi desenvolvido uma equação para calcular o fator de atrito f da Fórmula Universal de Perda de Carga, de forma que se possa dimensionar uma tubulação de recalque para transporte dessa mistura / Abstract: The head loss of solid-liquid draining mixtures in horizontal forced conduits in the heterogeneous regimen, can be calculated by knowing a parameter «I» of adimensional sediment carrier. This adimensional depends on the draining average speed, on the relative density and the solid grain size, on the conduit diameter, and on experimentally determined constant (KD). In this subject literature, constant KD assumes diverse values, depending on the author, what it means that it is not sure it is really a constant. For the mixture water-sand, one calculated the values of KD, that if deals with a parameter that depends on the outflow of the draining, of the diameter of solids and the concentration of the mixture, and not a constant as if it finds in literature. For the watercalcareous mixture, it is impossible to get coherent values for KD. This atypical behavior is due to the small representative diameter of this solid. An equation was developed to calculate the attrition factor f of the Head Loss Universal formula, on such way it can measure a stresses tubing to carry this mixture / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Marco Aurelio Cremasco, Alexandre de Paula Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T18:40:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Betioli_MarioLuisPenteado_M.pdf: 23779149 bytes, checksum: 6c1ff800d2c4c61f6e72eab4a95e69f2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo apresentar a distribuição axial de pressão estática ao longo de um leito fíuidízado circulante (CFB) para diversos valores de velocidade de gás e fluxo mássico de sólidos; para tanto, avaliou-se a influência da concentração de sólidos presente em um escoamento gás-sólido ao longo de todo o CFB, o que possibilitou estudar, em um mesmo sistema, a fluidodinâmica dos reatores downer e riser, de uma seção que os une - uma curva em "U" - assim corno de um sistema de recirculação de sólidos. Os CFBs são utilizados em diversas indústrias, particularmente naquelas que envolvem processos de craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC). O FCC é um processo de refino de petróleo utilizado para aumentar a produção de gasolina e GLP (gás liquefeito de petróleo) de uma refinaria, por meio da conversão de frações pesadas, provenientes da destilação do petróleo (gasóleo e resíduos), em trações mais leves. Os experimentos foram conduzidos em uma planta piloto instalada no Laboratório de Processos em Meios Porosos (LPMP) da DTF/FEQ/UMCAMP, denominada Unidade Multipropósito de Craqueamento Catalítico. Realizaram-se ensaios utilizando vazões de ar iguais a 7,5m3/h, 10m3/h, 15 m3/h, 20 m3/h, 25 m3/h, 30 m3/h alimentadas: i) na entrada do downer; ii) na entrada da curva em "U"; iii) numa combinação da entrada do downer e da entrada da curva era "U". Os fluxos mássicos de sólidos utilizados para cada vazão de ar foram iguais a 0,000kg/m2s, 0,032kg/m2s, 0,076kg/m2s, 0,120kg/m2s, 0,164kg/m2s e 0,208kg/m2s alimentados na entrada do downer. Decorrente deste estudo experimental, além do perfil axial de pressão, foi avaliado um modelo simplificado para a descrição da fluidodinâmica em questão, cujos resultados obtidos para diferença de pressão foram comparados com aqueles obtidos de forma experimental, estes por meio de deflexão / Abstract: The aim of this work is to present the axial distribution of static pressure throughout a circulating fluidized bed (CFB) for diverse values of gas velocity and solids circulation rate; for this, it was evaluated the influence of the present solids concentration in a gas-solid flow throughout the entirety CFB, which made it possible to study, in the same system, the fluid-dynamics of the downer and riser reactors, of a section joining them --- a "IT bend - as well as of a solid recirculation system. The CFBs have been used in several industries, particularly m those involving processes of fluid catalytic cracking (FCC). The FCC is a refining process of petroleum used to increase the gasoline production and LPG {liquefied petroleum gas) of a refinery, by the conversion of weighed fractions, proceeding from petroleum distillation (gasoil and residues), in lighter fractions. The experiments have been led in a pilot plant installed in the Laboratory of Processes in Porous Media (LPMP) of the DTF/FEQ/UNICAMP, called Multipurpose Unit of Catalytic Cracking. Assays have been performed using air flow rates equal to 7,5m³/h, 10m³/h, 15 m³/h, 20 m³/h, 25 m³/h, 30 m³/h fed: i) in the entrance of the downer; ii) in the entrance of the "U" bend; iii) in a combination of the entrance of the downer and the entrance of the "U" bend. The solids circulation rates used for each air flow rate were equal to 0,000kg/m²s, 0,032 kg/m²s, 0.076 kg/m²s, 0,120 kg/m²s, 0,I64 kg/m²s and 0.2O8 kg/m²s fed in the entrance of the downer. Due to this experimental study, besides the pressure axial profile, a simplified pattern for the fluid-dynamics description in question was evaluated, whose results obtained for pressure difference were compared with those obtained through experiments, the latter being by the means of pressure gauge deflection / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ana Ines Borri Genovez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_LauraMariaCanno_D.pdf: 6902999 bytes, checksum: 3e1f02a65f335b50df38d55fa7ab47bd (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Estruturas de queda com poços verticais podem ser utilizadas para drenagem urbana, dissipação de energia e como vertedores em barragens. No último caso, tem-se os vertedores com emboque tipo tulipa, formados por um perfil vertedor seguido de um poço vertical, que se liga a um túnel por meio de uma curva. A curva é um ponto crítico do dimensionamento do vertedor, pois, é onde o escoamento o deflete, causando elevadas pressões na sua parte convexa e subpressões na parte côncava. Este trabalho tem, como objetivo, o estudo experimental de um vertedor tipo tulipa, para definir uma melhor geometria para a curva de ligação poço-túnel. Um estudo experimental foi feito, empregando-se o modelo do vertedor de Paraitinga, em escala 1:51,02, utilizando novas geometrias para a curva, para avaliar as pressões e o arraste de ar. Pôde constatar-se a nfluência da geometria da curva, sendo que as novas curvas resultaram em um escoamento mais regular, acompanhando o traçado da curva, com pressões menores na parte convexa, além de uma maior vazão de afogamento do vertedor. Foram propostas equações para o cálculo da vazão de ar em função da concentração média do ar no escoamento. Através do estudo experimental comparativo entre as diferentes curvas se sugere o emprego da curva clotóide para ser usada na ligaçao poço-túnel / Abstract: Vertical dropshafts can be used in drainage systems, energy dissipator and as dam spillways. In this case, they are called morning glory, and consists of an inlet followed by a shaft which joins a tunnel through a bend. The bend is a critical point in spillway sizing, therefore the flow deflects in this region and causes high pressures in the convex part of the bend and negative pressures in the concavous part. This paper cares for the experimental study to define a better geometry for the shaft spillway vertical bend. An experimental study has been carried out, using the spillway model of Paraitinga dam, which scale was 1:51,02, using new bend geometries, to evaluate pressures flow and air entrainment. The influence of the bend geometry has been noticed, and the new curves resulted in a more regular flow, that followed the trace of the curve, with smaller pressures in the convex part, besides a higher flow to submerge the spillway. Equations have been proposed to calculate air entrainment flow as a function of the average concentration of air. Through the experimental study to compare the different curves, one suggest the use of use clotóide curve, as a bend shaft / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-15T14:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Granzotto_DesireeGrenier_M.pdf: 5773051 bytes, checksum: 11febefe7b30f0680e59ad8a34976576 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: As grandes reservas mundiais de óleo pesado e os elevados preços do barril de petróleo tornam essencial o desenvolvimento de tecnologias de elevação e transporte desses óleos. O óleo pesado, com suas características desfavoráveis de alta viscosidade (100 - 10000 cP) e de densidade (abaixo de 20° API), necessita de métodos específicos que viabilizem sua movimentação em dutos a altas vazões. Para isto, um dos métodos mais simples e que não requer utilização de calor ou diluentes é oferecido pelo escoamento anular óleo-água (core-flow). Entre as questões ainda não resolvidas sobre esse escoamento está o controle do escoamento bifásico, de modo a se obter uma operação segura com a razão água-óleo adequada. Neste trabalho é apresentada uma modelagem do escoamento anular de óleo viscoso e água em regimes permanente e transiente no interior de um duto horizontal. Das possíveis estratégias de controle, optou-se, por simplicidade, pelo controle da vazão de água a uma dada vazão de óleo (desejada para a linha), através da atuação na rotação da bomba d'água. A modelagem permanente da perda de carga em escoamento anular foi ajustada aos dados experimentais colhidos em uma linha de aço de 2,5 polegadas de diâmetro nominal e comprimento 30 m, para diversas combinações de vazões de óleo e água, devido a certa aderência do óleo na parede do duto. A modelagem transiente satisfaz o critério clássico de estabilidade de Ledinegg. Esses resultados possibilitaram projetar e testar um sistema de controle para a vazão de água em duas versões: proporcional-integral (PI) e fuzzy. As comparações permitiram concluir pelo melhor desempenho do controlador fuzzy, por suas características e robustez / Abstract: The significant heavy oil reserves worldwide and the presently high crude oil prices make it essential the development of technologies for heavy oil production and transportation. Heavy oils, with their inherent features of high viscosity (100-10,000 cP) and density (below 22°API) require specific techniques for pipe flow at high flow rates. For this purpose, one of the simplest methods, which does not require use of heat or diluents, is provided by oil-water annular flow (core-flow). Among the still unsolved issues regarding core-flow is the two-phase flow control, in order to obtain a safe operation of the line at the lowest possible water-oil ratio. In this work a model of the viscous oil-water annular flow in a horizontal pipe for both steady and unsteady regimes is presented. From the possible strategies, the water flow rate control for a given oil flow rate was selected for simplicity. Due to the observation of some oil adherence to the wall, the steady state flow model was adjusted to experimental data collected in a 2.5 inches, 30 meters long steel pipe at several combinations of oil and water flow rates. On the other hand the transient model is shown to satisfy the well-known Ledinegg stability criterion. These features made it possible to design and testing a control system for the water flow rate in two different versions: proportional-integral (PI) and fuzzy. Comparisons indicate that the fuzzy controller performs better due to its features and robustness / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

O amido de milho é uma importante fonte de energia para os seres humanos, além de ser um polímero natural utilizado nas indústrias químicas, farmacêuticas e de alimentos. O amido possui grande capacidade de retenção de água e gelatinizam na presença de água e em elevadas temperaturas. Nestas condições, suas propriedades reológicas e mecânicas se modificam e fazem com que seja interessante o uso na fabricação de diversos materiais. Os processos de aglomeração e recobrimento de partículas, em combinação com outros métodos, podem proporcionar o aprimoramento de ingredientes alimentícios em pó, por meio da alteração do tamanho e forma das partículas. Além disso, o processo de aglomeração também permite alterar o índice de compactação, incorporar aditivos às partículas e aplicar películas de revestimento. Assim, este trabalho teve como objetivo realizar o estudo do tamanho e forma de partículas de amido de milho aglomeradas com alginato de sódio, produzidas por meio de formação de gotas a partir de suspensão de amido-alginato de sódio, e posterior gelificação iônica em cloreto de cálcio. Os processos de aglomeração e recobrimento foram estudados por meio dos métodos de gotejamento e método de dispersão em óleo. O método de gotejamento, ou dripping, consistiu no gotejamento da suspensão de amido-alginato em solução de cloreto de cálcio. O método de agitação em líquidos imiscíveis consistiu na gelificação iônica da suspensão sob agitação continua, em que o óleo de soja é a fase contínua e a suspensão de amido-alginato é a fase dispersa. Após a secagem em estufa a 60 °C, as partículas foram caracterizadas pelas análises de tamanho e forma. As alterações na microestrutura dos grânulos e investigação da resistência foram observadas por ensaios de calorimetria diferencial de varredura. As partículas também foram caracterizadas por análises de imagem de tamanho e forma. Os grânulos de amido foram produzidos utilizando-se a partir de suspensões de amido-alginato, e resultaram em frações de amido iguais a (50, 60, 70, 80 e 90)%. O aumento da concentração de amido de milho na suspensão de alginato resultou no aumento da viscosidade e também grânulos secos com maior tamanho. Para o método de dispersão em óleo, o aumento da frequência de agitação de 4 Hz para 11 Hz produziu menores tamanho de gota e, consequentemente, em grânulos secos com menores tamanhos. A aplicação destas técnicas de aglomeração por formação de gotas pode ser uma ferramenta útil para a produção de microcápsulas ou agregação de sistemas particulados contento dois ou mais ingredientes com distribuições de tamanho distintas. / Cornstarch is an important source of energy for humans, as well as being a natural polymer seen in the chemical, pharmaceutical and food industries. Starch has a high retention capacity of water and gelatin in the presence of water and in heat. Under these conditions, its rheological and mechanical properties change and make it interesting to use as a material medium. Agglomeration and particle coating processes, in combination with other methods, can provide the enhancement of powdered food ingredients by altering the size and shape of the particles; agglomeration process can also replace, adopt applications and apply coating films. The aim of this work is to study the size and shape of particles of agglomerated particles with sodium alginate produced by the formation of droplets from the suspension of sodium starch alginate and subsequent ionic gelation in calcium chloride. The agglomeration and recoating processes were studied by means of the drip methods and oil dispersion method. The dripping method consisted of the drip of the starch-alginate suspension in to calcium chloride solution. The method of stirring in immiscible liquids consisted of ionic gelation of the suspension under continuous stirring, wherein the soybean oil is the continuous phase and the starch-alginate suspension is the dispersed phase. After oven drying at 60 ° C, the particles were characterized by size and shape analyzes. Changes in microstructure and resistance of the beads investigation were observed by differential scanning calorimetry assays. Particles were also characterized by size and shape image analyzes. The starch granules were produced using starch-alginate suspensions, and resulted in starch fractions equal to (50, 60, 70, 80 and 90%). Increasing the concentration of corn starch in the alginate suspension resulted in increased viscosity and also larger dried granules. For the oil dispersion method, increasing the stirring frequency from 4 Hz to 11 Hz produced smaller droplet size and consequently smaller dried granules. The application of these agglomeration techniques by droplet formation can be a useful tool for the production of microcapsules or aggregation of particulate systems containing two or more ingredients of different size distribution.

Em linhas gerais, esta dissertação de mestrado envolve o estudo de padrões de escoaomento durante a ebulição convectiva em microcanais. Resultados experimentais foram levantados para um tubo com diâmetro de 2,32 mm durante a evaporação convectiva dos refrigerantes R134a e R245fa. Para a investigação, técnicas experimentais e de análise foram desenvolvidas. A caracterização dos padrões de escoamento envolveu o tratamento simultâneo de sinais provenientes dos seguintes dispositivos: um par diodo/sensor-laser tendo um tubo transparente entre eles no interior do qual ocorre o escoamento bifásico; um transdutor de pressão piezo-elétrico de tamanho reduzido com o objetivo de determinar a variação local da pressão do escoamento; e de um micro-termopar em contato com o fluido refrigerante. A técnica de tratamento de dados utilizada envolve a aglomeração progressiva de dados que apresentem características médias similares através do algoritmo k-means. Os sinais de pressão, intensidade de radiação e temperatura foram adquiridos simultaneamente a uma freqüência de 25 kHz. Imagens simultâneas do escoamento bifásico a uma velocidade de captura em torno de 10.000 imagens/s foram levantadas através de uma câmera de filmagem rápida (até 100.000 imagens/s), e os padrões de escoamentos observados contrastados aos resultados fornecidos pelo método proposto. Baseado nesta análise, mapas de escoamento foram propostos, os quais incorporaram não apenas critérios subjetivos como a visualização, mas também objetivos como as variações transientes da pressão local do escoamento e da morfologia do escoamento através do seu efeito na dispersão da radiação emitida pelo foto-diodo. Os resultados previstos pelo método objetivo apresentam concordância razoável com os dados caracterizados com base em visualizações. Adicionalmente, características de bolhas alongadas foram determinadas. / The present research has been focused on the study of flow patterns inside channels of diameter less than 3 mm during the convective evaporation of refrigerants such as R134a and R245fa. For the investigation of such topics, experimental techniques and methods of analysis of results were developed. A broad database was gathered in an experimental test facility. The characterization of flow patterns involved the simultaneous processing of signals from the following devices: a pair diode / laser-sensor having a transparent tube between them, within which occurs the two-phase flow; a micro piezoelectric pressure transducer to determine the local variation of pressure of the flow and a micro-thermocouple fixed within the fluid. The technique used in data processing involves the gradual agglomeration of data having similar average characteristics; this method was developed based on the k-means clustering algorithm. The signals from the transducers were acquired simultaneously at a frequency of 25 kHz. The program for the acquisition and for processing of the signals was developed using LabView. Simultaneous images of two-phase flow at a speed of capture around 10,000 images / s were obtained through a high speed camera and the observed flow patterns were contrasted to the results provided by the objective method. Based on this analysis, flow maps were proposed, which incorporate not only subjective criteria such as visualization, but also objective criteria like the transient variations of local pressure of the flow, temperature of the fluid and the effect of the flow morphology based on the dispersion of light which effect was captured by the photo-diode. The maps obtained by the objective method were compared against flow pattern segregated based on visualization and a reasonable agreement was obtained. Besides the elongated bubble characteristics were determined.

O presente trabalho refere-se à modelagem fenomenológica da transferência de movimento das bolhas de ar para o meio líquido, simulação com integrações numéricas de Equações Diferenciais Parciais (EDP\'s) e comparação com resultados experimentais de viscosidades turbulentas. Esse tipo de modelo com transporte turbulento se faz necessário para avaliar a natureza dos escoamentos, seja em situação enquanto em monitoramento de recursos hídricos ou em operações nos tratamentos de efluentes líquidos. Foram obtidas soluções para o caso laminar e turbulento considerando modelo kappa-epsilon para um volume de controle com geometria cartesiana bidimensional. O método de resolução das equações parciais usado foi o dos volumes finitos. Os valores das viscosidades turbulentas calculadas convergiram com valores muito próximos dos encontrados experimentalmente num período de tempo de 5 (cinco) segundos, após esse período de tempo, os resultados divergiram muito dos experimentais, mesmo com grande refino de malha, o que sugere mudança de estratégia na proposição do modelo de turbulência. / The present work refers to the phenomenological modeling of the air bubbles transfer movementto the liquid phase, numerical simulation with integrations of Ordinary Differential Equations (ODEs) and Partial Differential Equations (PDE\'s), compared with experimental results. Such models contribute to the turbulent transport, which are needed to assess the nature of the flows, in situations while monitoring water resources or in operations of wastewater treatment. Solutions were obtained considering the case laminar or turbulent using kappa-epsilon model. The calculated kinematic viscosities values diverged greatly from experimental results, suggesting the necessity of strategy changes in the proposed turbulence model.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2016-05-13T13:22:37Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-05-13T13:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2016-04 / Este trabalho apresenta uma metodologia baseada nos princípios de atenuação de raios gama para a identificação de frações de volume em sistemas bifásicos compostos por óleo-gás e água-gás que são encontrados na indústria petrolífera offshore e onshore. Esta metodologia baseia-se no reconhecimento de contagens por segundo no fotopico da fonte de radiação, utilizando um sistema de detecção composto por um detector de Nal(TI), uma fonte de Cs137 sem colimação posicionada a 180º com relação ao detector em um regime de fluxo estratificado liso. A modelagem matemática para a simulação computacional utilizando o código Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNP-X) foi realizada utilizando as medições experimentais das características do detector (resolução energética e eficiência), das características dos materiais água e óleo (densidade e coeficiente de atenuação) e a medição das frações de volume. Para a predição destas frações foram utilizadas redes neurais artificiais (RNAs) e para se obter um treinamento adequado das RNAs para a predição das frações de volume foram simuladas no código MCNP-X um maior número de frações de volume. Dados experimentais foram utilizados no conjunto de padrões necessários para a validação das RNAs e os dados gerados por meio do código computacional MCNP-X foram utilizados nos conjuntos de treinamento e teste das RNAs. Foram utilizadas RNAs do tipo feed-forward multilayer perceptron (MLP) e analisadas duas funções de treinamento, Levenberg-Marquadt (LM) e gradiente descendente com momento (GDM), ambas utilizando o algoritmo de treinamento Backpropagation. As RNAs identificaram corretamente as frações de volume no sistema multifásico, com erros relativos médios inferiores a 1,21%, possibilitando a aplicação desta metodologia para tal propósito

Submitted by Lucas Rocha (lucasdlrocha@gmail.com) on 2017-03-13T14:34:07Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2016 Rodolfo Ienny Martins.pdf: 6624810 bytes, checksum: 10e18e7630a21006ba838000c40132e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T14:34:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2016 Rodolfo Ienny Martins.pdf: 6624810 bytes, checksum: 10e18e7630a21006ba838000c40132e4 (MD5) Previous issue date: 2016 / O presente trabalho integra um projeto em execução no Instituto de Engenharia Nuclear para cálculos termo-hidráulicos em varetas combustíveis de reatores nucleares. Ancorado nos estudos que o antecedem, ele aprimorou a metodologia anteriormente empregada, tornando possível, mediante uma simples modelagem de mistura homogênea, a análise de escoamentos bifásicos (líquido-vapor) de componente único (água leve) e, deste modo, transpor o limite imposto pela temperatura de saturação do líquido refrigerante. Em seu âmago encontra-se o método dos elementos finitos com o qual foram discretizadas uma vareta combustível típica de reatores de água leve e o canal refrigerante que lhe é peculiar. Tal vareta contou com uma discretização tridimensional na qual foi aplicado o método de Galerkin, enquanto a que concerne ao canal foi unidimensional, obtida através do método dos mínimos quadrados. O acoplamento dessas discretizações foi realizado equilibrando o fluxo de calor entre os referidos componentes do reator através da implementação de um processo de “iterações internas”. Seis foram as verificações empreendidas no programa desenvolvido: convergência ao estacionário de simulações com distintas condições iniciais de temperatura, similitude dos dados por ele alcançados com o produto gerado pela solução analítica da equação de transporte de entalpia no canal refrigerante, adequação das “iterações internas” em vista da metodologia do programa desenvolvido em Affonso (2013), comparação de seus resultados com os proporcionados pelo trabalho de Krepper et al. (2007), e averiguações entre o emprego das duas correlações implementadas para a transferência de calor no regime de ebulição em escoamento: a de Chen e a de Steiner e Taborek, e das duas fontes fornecidas para as propriedades físicas do refrigerante: as rotinas do código NBSNRCE e as correlações da IAPWS. Finalmente, são apresentados estudos de caso para a vareta mais quente de um PWR. Estes estudos compreendem tanto o estado estacionário quanto simulações do transiente de desligamento com perda do sistema de remoção de calor residual (parada de bomba). São considerados casos em que a vareta mais quente pode se encontrar em um de três estados: perfeita, curvada ou apresentando ballooning. Também são realizadas análises quanto a duas condições de posicionamento do combustível no interior da vareta: concêntrico ou excêntrico. / The present work is part of an ongoing project in the Instituto de Engenharia Nuclear for thermo-hydraulic calculations in fuel rods of nuclear reactors. Based upon preceding studies, it improved the previous methodology, making it possible, by the simple modeling of a homogeneous mixture, to analyze two-phase flows (liquid-vapor) of one component (light water) and thus overcome the threshold imposed by the saturation temperature of the coolant. At its heart is the finite element method with which a typical fuel rod of a light-water reactor and its peculiar coolant channel were discretized. This rod had a three-dimensional discretization in which the Galerkin method was applied, whereas the channel’s one-dimensional discretization was obtained by the least-squares method. The coupling of these discretizations was carried out by balancing the heat flux between said reactor’s components through the implementation of a process of “internal iterations”. Six were the verifications undertaken in the developed program: convergence toward the steady state of simulations with different initial conditions of temperature, similarity of the data obtained by it with the product of the analytical solution of the enthalpy transport equation in the coolant channel, adequacy of the “internal iterations” in regard to the methodology of the program developed in Affonso (2013), comparison of its results with those provided by the work of Krepper et al. (2007), and examinations concerning the use of the two implemented correlations for heat transfer in the flow boiling regime: the Chen’s and the Steiner and Taborek’s, and the two sources provided for the physical properties of the coolant: the routines of NBSNRCE code and the correlations of IAPWS. Finally, case studies are presented for the hottest fuel rod of a PWR. These studies include the steady state and simulations of the shutdown transient in which there is loss of the residual heat removal system (pump trip). Cases are considered in which the hottest rod can be in one of three states: perfect, curved or presenting ballooning. Analysis are also carried out considering two fuel positioning conditions within the rod: concentric or eccentric.