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Modelo bifásico para a lubrificação do pistão em compressores herméticos alternativos

Grando, Fernando Paulo 23 October 2012 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2007. / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:40:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 273661.pdf: 9786575 bytes, checksum: 486f5aaf5031e6cd28d901ca3ca49a90 (MD5) / O estudo da lubrificação por filme fluido em componentes mecânicos é de fundamental importância na análise do comportamento dinâmico e na determinação das perdas devido ao atrito entre as partes móveis. Em muitos casos, gases presentes no sistema podem interagir com o óleo e alterar significativamente as características da lubrificação # pela sua dissolução e desprendimento no óleo, com a formação de bolhas e até mesmo de espuma. Adicionalmente, em regiões de baixa pressão o lubrificante perde a capacidade de escoar como um filme contínuo, ocorrendo o fenômeno da cavitação. De um modo geral, o fenômeno da cavitação é tratado em modelos numéricos através das condições de contorno para a equação da pressão, que então é usada somente para o cálculo na região de filme pleno, e não para todo o domínio de solução, como seria desejável. Diversos critérios estão disponíveis para tanto, e os resultados freqüentemente são sensíveis à condição escolhida. O presente trabalho propõe o estudo da cavitação considerando as mudanças que o lubrificante sofre ao longo do escoamento no componente sendo lubrificado, considerando a liberação de gás pelo líquido e a existência de um escoamento bifásico. O modelo numérico proposto trata a mistura líquido/gás como um fluido homogêneo, cujas propriedades são calculadas em médias baseadas nas propriedades das fases constituintes. O modelo então resolve numericamente a equação da lubrificação pelo método dos volumes finitos, considerando as propriedades do fluido variáveis e sem utilizar qualquer condição de contorno intermediária O lubrificante é considerado uma mistura de óleo e refrigerante, que é bastante conhecida e amplamente estudada por sua importância em problemas de lubrificação e transferência de calor em sistemas de refrigeração. Por exemplo, na dinâmica do pistão em compressores alternativos, o lubrificante é responsável por evitar o vazamento de gás pela folga entre o pistão e o cilindro, e também deve favorecer um baixo consumo de energia reduzindo o atrito entre as partes móveis. Para avançar no entendimento do modelo bifásico, inicialmente estuda-se a lubrificação em geometrias simplificadas, como a de um mancal radial parcial, e gradativamente as simplificações são relaxadas, aplicando-se o modelo aos mancais radias plenos, onde comparações com resultados experimentais são possíveis, finalmente avançando para a solução do movimento do pistão no interior do cilindro de um compressor alternativo de refrigeração. Os resultados obtidos são comparados com aqueles obtidos utilizando métodos usuais de lubrificação, como as condições de contorno de Reynolds. Os principais parâmetros operacionais e o comportamento da mistura são variados em simulações e os resultados são apresentados e discutidos, com atenção especial a sua relação com as propriedades do fluido. O modelo explora a diferença no comportamento dos componentes estudados para duas misturas distintas de óleo e refrigerante, e também sua distinção para soluções considerando óleo puro.
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Investigação experimental de escoamentos bifásicos com mudança de fase de uma mistura binária em um tubo de venturi

Bertoldi, Dalton January 2014 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:16:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332232.pdf: 4670852 bytes, checksum: 2acf3ed4c74d85482db5c788470903e9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Escoamentos bifásicos em singularidades (válvulas, orifícios ou tubos de Venturi) são encontrados em diversas aplicações de engenharia. Exemplos industriais de escoamentos bifásicos com a presença da cavitação (flashing) em dispositivos de expansão podem ser encontrados em usinas geotérmicas (bocais), sistemas emergenciais (válvulas de alívio), sistemas de refrigeração (válvulas, tubos curtos e tubos capilares) e dispositivos de medição de vazão (tubos de Venturi). Um aparato experimental foi projetado e construído a fim de estudar os escoamentos bifásicos de misturas binárias com mudança de fase por cavitação em um bocal convergente-divergente (tubo de Venturi). Discute-se a influência do fluxo mássico da mistura, da concentração mássica do componente volátil na fase líquida e do grau de sobrepressão (subsaturação) na entrada da seção de teste sobre as distribuições de pressão estática e temperatura ao longo da seção de teste. A utilização de uma seção de teste transparente permitiu a observação visual, tanto da mudança de fase líquido-vapor como do escoamento bifásico, por meio de imagens capturadas a alta velocidade. O método de Velocimetria por Imagem de Partícula (PIV) possibilitou a avaliação quantitativa dos campos de velocidades e das taxas de dissipação viscosas dos escoamentos. Resultados experimentais obtidos para as misturas de R-134a (componente volátil) e óleo lubrificante POE ISO 10 (componente não-volátil) mostraram que a viscosidade da fase líquida tem um efeito significativo sobre a queda de pressão na garganta e sobre a recuperação de pressão na seção divergente, sendo esta última inversamente proporcional à concentração de refrigerante na fase líquida. A análise visual da cavitação de bolhas no bocal convergente-divergente revelou que a ocorrência do escoamento bifásico na garganta e a jusante dela é bastante sensível a mudanças nas condições do escoamento. As bolhas de vapor presentes no escoamento atuaram, juntamente com a rodamina B, como partículas rastreadoras para o PIV. Verificou-se que à medida que a concentração mássica aumenta, os níveis de velocidade na região da garganta diminuem. Os resultados experimentais obtidos pelo método PIV permitiram concluir que a taxa de dissipação viscosa é alterada majoritariamente pela viscosidade da mistura.<br> / Abstract: Flows through singularities (e.g., valves, orifices or Venturi tubes) are encountered in several engineering applications. Industrial examples of two-phase flashing flows in expansion devices can be found in geothermal power plants (nozzles), emergency systems (safety relief valves), refrigeration systems (valves, short tubes and capillary tubes) and flow metering devices (Venturi tubes). An experimental facility was designed and constructed in order to study two-phase flashing flows of binary mixtures in a converging-diverging nozzle (Venturi tube). The effects of mass flux, concentration of the volatile component in the liquid phase and inlet sub-saturation (over pressure) on the axial distributions of static pressure and temperature is discussed. A transparent test section enabled visual observation of the two-phase flow in the Venturi by means of high-speed visualization (HSV) and quantitative assessments of the velocity field and the viscosity dissipation rates by means of a particle image velocimetry (PIV) method. Experimental results generated for mixtures of R-134a (volatile component) and POE ISO 10 lubricating oil (non-volatile component) showed that the liquid phase viscosity has a significant effect on both the throat pressure drop and pressure recovery in the diverging section, with the latter being directly proportional to the refrigerant concentration in the liquid phase. Visual analysis of bubble cavitation in the converging-diverging nozzle revealed that the occurrence of two-phase flow in the throat and downstream of it is quite sensitive to changes in the conditions of the flow. R-134a vapor bubbles and rhodamine B acted as PIV tracking particles. PIV analysis showed that as refrigerant concentration increases, Venturi throat velocity levels decreases. Viscosity dissipation rates are mainly altered by the mixture viscosity.
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Influência das condições de processo sobre as descontinuidades e resistência à cavitação de revestimentos soldados sobre aço CA-6NM

Beiler, Denilson Rogério January 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:32:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 308799.pdf: 4628003 bytes, checksum: 1a125f782deac963d29159740ecbd5a5 (MD5) / A erosão por cavitação causa enormes prejuízos para as empresas geradoras de energia elétrica, pois compromete o funcionamento de turbinas hidráulicas e leva a constantes paradas para recuperação das regiões erodidas. Um dos materiais atualmente mais empregados na fabricação de rotores de turbinas hidráulicas é o aço inoxidável martensítico CA-6NM, que tem melhor soldabilidade que a dos aços martensíticos convencionais, devido ao baixo teor de carbono. Além disso, possui ótimas propriedades mecânicas e boa resistência à erosão por cavitação. Quando é necessário recuperar uma região erodida por cavitação, é feita a deposição por soldagem de ligas resistentes, notadamente aquelas à base de cobalto. Para evitar a formação de trincas no depósito, geralmente é depositada uma camada de amanteigamento de um material menos propenso ao trincamento e que possua alta ductilidade, como o aço inox austenítico. Entretanto, em locais onde houve pouca erosão, não há espaço suficiente para depositar o amanteigamento. Nestes casos, deposita-se a liga direto sobre o substrato, e surge a possibilidade de que o metal de solda obtido apresente zonas frágeis localizadas que, por efeito das tensões de soldagem, produzam trincas no depósito. Neste contexto, procurou-se avaliar como as condições de deposição do revestimento, pelo processo arame tubular, sobre chapa espessa de CA-6NM influem sobre a ocorrência de trincas, descontinuidades e resistência à erosão por cavitação. Os perfis de rugosidade nos revestimentos submetidos à cavitação acelerada segundo norma ASTM G32-09 permitiram avaliar as variações na resistência ao longo dos revestimentos. A região de menor resistência parece ser a ZAC formada em cada cordão pelo calor do cordão subsequente. Com o ferritoscópio foi possível medir as variações nos teores de ferrita/martensita em cada revestimento, mas os valores encontrados não puderam ser correlacionados com a resistência à cavitação local. Da mesma forma, as variações de dureza não puderam ser correlacionadas. Quando a espessura a recuperar por soldagem for menor que 3,0 mm, deve ser depositada a liga à base de cobalto sobre o aço CA-6NM (sem amanteigamento), pois não há risco aumentado de que ocorram trincas e a resistência à cavitação é melhor que a de revestimentos amanteigados com aço inox austenítico. / Cavitation erosion causes high economic losses to electric power generator companies, because it compromises the operation of hydroturbines and leads to constants stops to repair eroded regions. Nowadays, one of the most used materials in the manufacturing of hydroturbines rotors is the martensitic stainless steel CA-6NM, which has better weldability than traditional martensitic stainless steels due to lower carbon content. Moreover, it has excellent mechanical properties and good cavitation erosion resistance. When necessary recovering a cavitation eroded region is, deposition of resistant alloys by arc welding is made, remarkably those cobalt based alloys. To avoid crack formation in the deposit, generally is deposited a layer of buttering with a material less prone to cracking and also with high ductility, as austenitic stainless steel. However, in regions where there was a little erosion, there isn´t space enough to deposit the buttering. In these cases the alloy is deposited directly on the substrate, and arises the possibility that the weld metal obtained presents localized brittle zones, which by effects of welding tensile, produce cracks in the deposits. In this context, sought to evaluate how the conditions of hardfacing deposition on a thick plate of CA-6NM, using flux cored arc welding process, influence in the occurrences of cracks, discontinuities and cavitation erosion resistance. The roughness profiles in the hardfacings submitted to accelerated cavitation according to standard ASTM G32-09 allowed to evaluate the variations in the resistance along the hardfacings. The region of lower resistance seems to be the ZAC formed in each weld bead by the heat of subsequent bead. With the feritscope was possible measure the variations in the ferrite/martensite content in each hardfacing, but the values founded couldn't be correlated with the local cavitation resistance. Similarly, the hardness variations couldn't be correlated. When the thickness to recover by welding is less than 3,0 mm, the cobalt based alloy must be deposited on the steel CA-6NM (without buttering), because there isn't increased risk in occurring cracks and the cavitation resistance is better than buttered hardfacings with austenitic stainless steels.
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Recuperação de turbinas hidráulicas danificadas por erosão cavitacional por soldagem com aço inoxidável/cobalto

Macedo, Ricardo Vechin de [UNESP] 22 November 2014 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-11-22. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:20Z : No. of bitstreams: 1 000836546.pdf: 6808625 bytes, checksum: 764bf6b60c1ced9815654e070e7b2d47 (MD5) / No atual cenário energético, torna-se cada vez mais imperiosa a necessidade de produzir energia com maior eficiência. Dessa forma, o ganho de eficiência através de processos que permitam um maior tempo entre as manutenções, gera também uma redução nos custos destinados à produção de energia. Entretanto, um dos grandes problemas enfrentados pelas Usinas Hidrelétricas, é o fenômeno da cavitação, que gera como consequência a erosão de partes da turbina, com perda de material e desempenho. Os estudos indicam como forma de minimizar essa situação, um melhor projeto hidrodinâmico das turbinas e a utilização de materiais mais nobres e resistentes a erosão cavitacional. Em turbinas novas, a melhoria do projeto e a utilização de materiais mais nobres, como o ASTM A743 Gr CA6- MN, reduzem os efeitos da cavitação e prolongam a necessidade de recuperação das máquinas. Entretanto, para atenuar esses efeitos nas turbinas que já se encontram em operação, principalmente as com mais de 30 anos de vida, é necessário a aplicação de revestimentos com características que permitam a atenuação desse fenômeno. Nesse sentido, ocorreu o desenvolvimento das ligas austeníticas com cobalto, que em função das dificuldades operacionais existentes na época, inicialmente se mostraram ineficientes para o aumento da resistência a cavitação e dos intervalos entre as recuperações. Visando garantir a operacionalidade dessas ligas foi desenvolvido em 2000, pelo LABSOLDA, o processo MIG/MAG com pulsação térmica, ou bi-pulsado, que proporcionou, junto às usinas hidrelétricas, uma popularização dessa liga na recuperação de erosão cavitacional e uma efetiva melhoria da resistência a cavitação das áreas revestidas das turbinas hidráulicas, como consequência a redução no período de parada e de deposição de material. Entretanto, nos últimos 10 anos, houve uma significativa... / In the current energy scenario, it becomes increasingly imperative to produce energy more efficiently. Thus, the gain in efficiency through processes that allow a greater time between maintenance, also generates a reduction in costs for the production of energy. However, a major problem faced by hydropower plants, is the phenomenon of cavitation, which generates as a result of erosion turbine parts, with loss of material and performance. Studies indicate as to minimize this situation, a better hydrodynamic design of the turbines and the use of materials noblest and resistant to cavitation erosion. In the new turbines, design improvement and the use of noble materials such as ASTM A743 Gr CA6-MN, reduce the effects of cavitation and prolong the need for recovery of machinery. However, to mitigate these effects in turbines that are already in operation, especially with more than 30 years, is necessary the application of coatings with features that enable mitigation of this phenomenon. In that sense, occurred the development of austenitic alloys with cobalt, which due to operational difficulties that existing at the time, initially proved ineffective for increasing the resistance against cavitation and the intervals between recoveries. To ensure the operability of these alloys was developed in 2000 by LABSOLDA, MIG / MAG welding with thermal pulse, or bi-pulsed, which provided, along with hydroelectric plants, one popularization of this alloy in the recovery of cavitation erosion and an effective improvement cavitation resistance of coated areas of hydraulic turbines, the effect of reducing the period of arrest and deposition of material. However, in the last 10 years, significant developments in conventional soldering machines, including the incorporation of electronic controls welding, which also reduces interference welder during welding. In this study, a comparison was made of an stainless steel ...
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Estudo da resistência à cavitação de nióbio nitretado por plasma

Kertscher, Ricardo January 2015 (has links)
Orientador : Prof. Dr. Silvio Francisco Brunatto / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 20/08/2015 / Inclui referências : fls. 117-122 / Área de concentração: Manufatura / Resumo: Neste trabalho foi realizado um estudo do processo de nitretacao por plasma do niobio com o objetivo de avaliar a influencia do tempo de tratamento (serie VTO), a temperatura (serie VTA) e a composicao da mistura gasosa (serie VMG) na formacao da camada nitretada do niobio, bem como na resistencia ao ensaio de cavitacao. Nos estudos de tempo e temperatura foi utilizada a composicao de mistura gasosa de 90%N2 + 10%H2. Para a serie VTO, os estudos foram realizados para os tempos de 1, 2, 3 e 4 h. Na serie VTA, as seguintes temperaturas foram utilizadas: 980, 1080 e 1180 °C. Para a serie VMG, efetuou-se o estudo de composicao da mistura gasosa e os tratamentos foram realizados com as seguintes misturas: 70%N2 + 10%H2 + 20% Ar; 50%N2 + 30%H2 + 20%Ar e 30%N2 + 50%H2 + 20%Ar. A caracterizacao das amostras foi realizada usando as tecnicas de microscopia eletronica de varredura, interferometria 3D, difratometria de raios-X, microdureza e nanoindentacao. Os ensaios de cavitacao foram conduzidos nas condicoes com e sem tratamento, conforme a norma ASTM G32-09. Foram investigados os mecanismos de desgaste que ocorrem no ensaio de cavitacao do niobio nitretado. De modo geral, as amostras nitretadas por plasma apresentaram melhor resistencia a erosao por cavitacao do que as amostras nao nitretadas. / Abstract: In this paper it is presented a study of plasma nitriding process of niobium samples, which aims to evaluate the influence of treatment time (VTO series), temperature (VTA series) and the composition of the gas mixture (VMG series), on the formation of niobium nitrided layer and the behavior of the obtained layers to the cavitation erosion test. In the VTO and VTA series it was used the gas mixture of 90%N2+10%H2. For VTO series studies, were conducted for times of 1, 2, 3 and 4 h. In VTA series, the studied temperatures were 980, 1080 and 1180 °C. For VMG series, it was performed using 70%N2+10%H2+20%Ar, 50%N2+30%H2+20%Ar and 30%N2+50%H2+20%Ar, gas mixtures. The characterization of samples was performed using the techniques of scanning electron microscopy, 3D interferometry, XRD, hardness and nanoindentation. The cavitation tests were conducted under the conditions with and without treatment, according to the ASTM G32-09. The wear mechanism occurring in the nitrided layer subjected to the cavitation test was investigated. In general, the plasma nitreded niobium samples showed better resistance to cavitation erosion than non-treated samples.
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Análise da cavitação em bombas centrífugas e seus impactos sobre a eficiência hidroenergética

Lima, Cinthia Aparecida de January 2015 (has links)
Orientador : Prof. Dr. Daniel Costa dos Santos / Coorientador : Prof. Dr. José Junji Ota / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 18/12/2015 / Inclui referências : f.102-109 / Área de concentração: Engenharia Ambiental / Resumo: As empresas de saneamento estão entre os maiores consumidores de energia elétrica no mundo. Em termos gerais, 90% do seu consumo energético são direcionados ao funcionamento dos conjuntos motobomba. Esse trabalho analisou critérios que atestem a ocorrência de cavitação, por meio da indução do fenômeno a um sistema. Utilizaram-se bombas centrífugas em diferentes tipos de associação, variando-se suas velocidades de rotação. Assim, analisaram-se parâmetros de Net Positive Suction Head (NPSH), número de Thoma, índice de cavitação incipiente, entre outros. Além de propostas para o cálculo aproximado do NPSH requerido, quando este não for conhecido. A comparação entre as situações de operação normal e de indução de cavitação dos conjuntos motobomba, resultou em impactos significativos sobre o rendimento do conjunto, uma queda na eficiência de 21,4% para conjunto motobomba simples e 21,6% para conjuntos motobomba em série. Palavras-chave: cavitação, NPSH, eficiência, indicadores, rendimento. / Abstract: Sanitation companies are among the largest consumers of electricity in the world. Overall, 90% of its energy consumption is directed to the operation of pumping sets. This study analyzed the criteria attesting the occurrence of cavitation, through the phenomenon induction to a system. There were used centrifugal pumps in different association types, varying their speed. Thus, were analyzed the parameters Net Positive Suction Head for (NPSH and Thoma number of incipient cavitation index), among others, in addition to the proposals for the approximate calculation of the required NPSH when it is not known. The comparison between the situations of normal operation and the motor pump sets cavitation induction resulted in significant impacts on the sets income, a drop in efficiency from 21.4% to set simple pump and 21.6% for pump sets in series. Key-words: cavitation, NPSH, rotation, indicators, efficiency.
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Recuperação de turbinas hidráulicas danificadas por erosão cavitacional por soldagem com aço inoxidável/cobalto /

Macedo, Ricardo Vechin de. January 2014 (has links)
Orientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Banca: Vicente Afonso Ventrella / Banca: Cassius Olivio Figueiredo Terra Ruchert / Resumo: No atual cenário energético, torna-se cada vez mais imperiosa a necessidade de produzir energia com maior eficiência. Dessa forma, o ganho de eficiência através de processos que permitam um maior tempo entre as manutenções, gera também uma redução nos custos destinados à produção de energia. Entretanto, um dos grandes problemas enfrentados pelas Usinas Hidrelétricas, é o fenômeno da cavitação, que gera como consequência a erosão de partes da turbina, com perda de material e desempenho. Os estudos indicam como forma de minimizar essa situação, um melhor projeto hidrodinâmico das turbinas e a utilização de materiais mais nobres e resistentes a erosão cavitacional. Em turbinas novas, a melhoria do projeto e a utilização de materiais mais nobres, como o ASTM A743 Gr CA6- MN, reduzem os efeitos da cavitação e prolongam a necessidade de recuperação das máquinas. Entretanto, para atenuar esses efeitos nas turbinas que já se encontram em operação, principalmente as com mais de 30 anos de vida, é necessário a aplicação de revestimentos com características que permitam a atenuação desse fenômeno. Nesse sentido, ocorreu o desenvolvimento das ligas austeníticas com cobalto, que em função das dificuldades operacionais existentes na época, inicialmente se mostraram ineficientes para o aumento da resistência a cavitação e dos intervalos entre as recuperações. Visando garantir a operacionalidade dessas ligas foi desenvolvido em 2000, pelo LABSOLDA, o processo MIG/MAG com pulsação térmica, ou bi-pulsado, que proporcionou, junto às usinas hidrelétricas, uma popularização dessa liga na recuperação de erosão cavitacional e uma efetiva melhoria da resistência a cavitação das áreas revestidas das turbinas hidráulicas, como consequência a redução no período de parada e de deposição de material. Entretanto, nos últimos 10 anos, houve uma significativa... / Abstract: In the current energy scenario, it becomes increasingly imperative to produce energy more efficiently. Thus, the gain in efficiency through processes that allow a greater time between maintenance, also generates a reduction in costs for the production of energy. However, a major problem faced by hydropower plants, is the phenomenon of cavitation, which generates as a result of erosion turbine parts, with loss of material and performance. Studies indicate as to minimize this situation, a better hydrodynamic design of the turbines and the use of materials noblest and resistant to cavitation erosion. In the new turbines, design improvement and the use of noble materials such as ASTM A743 Gr CA6-MN, reduce the effects of cavitation and prolong the need for recovery of machinery. However, to mitigate these effects in turbines that are already in operation, especially with more than 30 years, is necessary the application of coatings with features that enable mitigation of this phenomenon. In that sense, occurred the development of austenitic alloys with cobalt, which due to operational difficulties that existing at the time, initially proved ineffective for increasing the resistance against cavitation and the intervals between recoveries. To ensure the operability of these alloys was developed in 2000 by LABSOLDA, MIG / MAG welding with thermal pulse, or bi-pulsed, which provided, along with hydroelectric plants, one popularization of this alloy in the recovery of cavitation erosion and an effective improvement cavitation resistance of coated areas of hydraulic turbines, the effect of reducing the period of arrest and deposition of material. However, in the last 10 years, significant developments in conventional soldering machines, including the incorporation of electronic controls welding, which also reduces interference welder during welding. In this study, a comparison was made of an stainless steel ... / Mestre
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Dano cavitacional em revestimentos depositados por aspersão termica a chama

Marques, Paulo Villani 13 December 1996 (has links)
Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia e Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_PauloVillani_D.pdf: 12014964 bytes, checksum: 8b999b4d1106158fe535c4e6635c65b6 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Quantias elevadas são gastas anualmente na manutenção de turbinas hidráulicas usadas na geração de energia elétrica por causa do ataque cavitacional. Avaliou-se a aplicabilidade de revestimentos metálicos e cerâmicos depositados sobre aço carbono por aspersão térmica a chama na manutenção destes equipamentos em função de sua resistência à erosão por cavitação. Foram realizados ensaios de dureza, rugosidade, ensaio acelerado de cavitação induzida por vibração ultra-sônica, adesão (tração), metalografia por microscopia ótica e eletrônica de varredura, análise química por microssondagem e difratometria de raios-X. Os resultados mostraram que a estrutura lamelar típica dos revestimentos aspergidos por chama favorece o dano cavitacional e que somente revestimentos fundidos após a deposição têm algum potencial para a aplicação pretendida. Esta fusão feita com um arco TIG pode melhorar o desempenho de tais revestimentos e viabilizar sua aplicação em equipamentos de grande porte. Os mecanismos de perda de massa foram evidenciados pela observação por microscopia eletrônica de varredura da superfície cavitada e do resíduo arrancado do material durante o teste de cavitação / Abstract: Much money is annually dispended in the maintenance of hydraulic turbines used in electric power generation due to the cavitational damage. The suitability of flame thermal sprayed coatings on the maintena cee of these equipments was evaluated in terms of its cavitational damage resistance. Hardness, roughness, accelerated ultrasonically induced cavitation and adherence tests were performed, as well as optical and scanning electron microscopy, microprobe ehemical analysis, and X-ray difractometry. The results showed that the flame sprayed coating lamellar structure seems to favor the cavitational damage and only fused coatings after spraying have some potential to be applied in turbine's maintenance. This fusion made with a gas tungsten are may improve the coating performance and allows its application on heavy equipments. The mechanism of mass loss were evidenced by scanning microscopy observations of the cavitated surfaces and of the material detached from the coating during cavitational tests / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica
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Modelagem analítico-numérica de mancais hidrodinâmicos com fluidos Newtonianos e não-Newtonianos /

Silva, Fabrício Vieira. January 2018 (has links)
Orientador: Mauricio Araújo Zanardi / Coorientador: Teófilo Miguel de Souza / Banca: José Elias Tomazini / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Humberto Araújo Machado / Banca: Newton Galvão de Campos Leite / Resumo: A busca por melhores desempenhos em motores de combustão interna, máquinas elétricas e sistemas mecânicos que utilizam mancais hidrodinâmicos tem motivado os recentes estudos na área de lubrificação com a aplicação da dinâmica de fluidos computacional. A modelagem numérica tem se mostrado bastante eficaz em comparação com modelos físicos, com baixo custo. Dessa forma, o presente trabalho estuda a dinâmica de alguns fluidos não-Newtonianos em mancais radiais curtos, utilizando os modelos Herschel-Bulkley, Bingham e Pseudoplástico, nos quais os resultados foram comparados com os dos fluidos Newtonianos. Aqui, o objetivo principal é comparar a distribuição de pressão do fluido, a ocorrência de cavitação e os parâmetros de desempenho, tais como capacidade de carga, força de atrito e taxa de vazamento lateral. O modelo matemático utilizado foi baseado nas equações de Reynolds com o procedimento proposto por Payvar-Salant acoplado ao modelo de cavitação de Elrod e as condições de contorno de Jakobsson, Floberg e Olsson (JFO). As equações dos mancais foram resolvidas em um programa escrito em linguagem MATLAB com discretização pelo Método de Volumes Finitos e a solução através do Algoritmo de Matriz Tri-Diagonal cíclica (TDMA). Os resultados apontaram algumas vantagens em todos os parâmetros de desempenho quando os fluidos não Newtonianos de Herschel-Bulkley ou Bingham são comparados com fluidos Newtonianos / Abstract: The search for better performance in internal combustion engines, electrical machines and mechanical systems which use hydrodynamic journal bearings has motivated the recent studies in the field of lubrication with the application of computational fluid dynamics. Numerical modeling has been shown to be quite effective compared to physical models with low cost. In this way, the present work studies the dynamics of some non-Newtonian fluids in short journal bearings, using the Herschel-Bulkley, Bingham and Pseudoplastic models and the results were compared to those for Newtonian fluids. Here, the main objective is to compare fluid pressure distribution, cavitation occurrence and performance parameters, such as load carrying capacity, friction force and side leakage rate. The used mathematical model was based on the Reynolds equations with the procedure proposed by Payvar-Salant coupled with the Elrod cavitation model and the Jakobsson, Floberg and Olsson (JFO) boundary conditions. The bearing equations were solved in a program written in MATLAB language with discretization by the finite volumes method and a cyclic Tri-Diagonal Matrix Algorithm solver. The results pointed out some advantages in all performance parameters when HerschelBulkley or Bingham non-Newtonian fluids are compared to Newtonian fluids / Doutor
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Desenvolvimento e validação de um modelo conceitual de aeração em vertedores. / Development and validation of a conceptual model of aeration in spillways.

Moraes, Alisson Gomes de 10 May 2007 (has links)
Esta dissertação trata da aeração induzida em vertedores com objetivo de mitigar os efeitos da cavitação sobre os mesmos. A análise bibliográfica do tema está calcada na introdução ao mecanismo da cavitação e no levantamento do estado da arte a partir dos trabalhos pioneiros, nos clássicos e nos recentes. Com base nos princípios da física: Conservação de Massa e Primeira Lei da Termodinâmica, foi desenvolvido um modelo matemático para aeração induzida em vertedores. O modelo proposto, após ser analisado do ponto de vista de sua consistência, foi avaliado em comparações com resultados fornecidos por outros pesquisadores, obtidos através de modelos físicos reduzidos. Os resultados obtidos pelo modelo matemático proposto correspondem a boas estimativas das grandezas envolvidas na aeração induzida em vertedores, o que credencia o modelo proposto como uma ferramenta apropriada para projetos de engenharia hidráulica e futuros desenvolvimentos científicos. / This study adress prompt aeration in spillways reaching to reduce the cavitation effects on them. References were based on introduction to cavitation machanism and, state of art survey, to leave on not only earlier studies, but also on classical and most recent ones. Based on principles of Physics, such as Mass Conservation and the First Law of Thermodynamics, a mathematical model has been developed as an example of prompt aeration in spillways. After extensive consistency analyses the proposed model has been validated by comparing different results furnished by studies on physical reduced models by other researchers. Results obtained from the mathematical model proposed here correspond to good estimates of greatnesses involved in prompt aeration is spillways and that turns the proposed model into an adequate tool for Hydraulic Engineering projects and for future scientifics stydies.

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