Neste trabalho apresenta-se o estudo da transferência de massa (oxigênio) de bolhas de ar para a água, geradas por um difusor de ar, confeccionado com plástico microporoso e de fabricação nacional, em uma coluna de aeração. O processo de aeração conduziu à determinação do coeficiente volumétrico de transferência de massa, coeficiente volumétrico de transferência de massa global, e foi executado na coluna mencionada, construída em material transparente. Utilizou-se água de fonte, existente no abastecimento do Laboratório de Hidráulica Ambiental (SHS/CRHEA). Variou-se a vazão do ar no processo de aeração de 400 l/h a 2.000 l/h e o nível de água dentro da coluna de 0,50 m a 1,80 m. Optou-se pelo método químico para deaerar a água, utilizando sulfito de sódio anidro antes do início de cada ensaio. O aparelho WTW-323, um medidor de oxigênio do tipo membrana permeável, foi usado para determinar a evolução da concentração de oxigênio dissolvido na água durante todo o processo de aeração. Características hidrodinâmicas foram quantificadas, como os campos de velocidade ascensional das bolhas de ar, o diâmetro equivalente das bolhas e sua freqüência de ocorrência. Para essas quantificações utilizou-se equipamento Laser para velocimetria não-intrusiva. As características mencionadas são fundamentais para verificar as previsões para o coeficiente de transferência de massa encontradas na literatura. A coluna usada tem seção transversal quadrada de 0,19 m x 0,19 m, constante em toda sua extensão, e altura de 2,00 m. Através da determinação da eficiência de transferência de massa de oxigênio na água, variando a vazão de aeração e o nível de água na coluna, concluiu-se que a vazão entre 600 l/h e 800 l/h e nível de água de 1.80 m é que apresentou maior eficiência de transferência de massa. / The present work is a study of the oxygen mass transfer from air bubbles into water, generated by a diffuser of air, in a column of aeration. This diffuser was made of microporous plastic and produced in Brazil. The process of aeration in the column built with transparent material determined the volumetric coeficient of the mass transfer Kla. Water from the well located in the Environmental Hydraulic Laboratory (SHS/CRHEA) was used. The air flow in the process of aeration was changed from 400 l/h to 2000 l/h and the level of water, from 0,50 m to 1,80 m. The chemical method was chosen to deoxygenate water and sulfite of anhydrous sodium was used before starting each experiment. The equipment WTW-323, an oxygen gauge with permeable membrane, was used to determine the development of the oxygen concentration dissolved in water during the process of aeration. Several hydrodinamic characteristics were measured, such as the velocity range of the air bubbles, their diameter and their frequency, by using a laser equipment for non-intrusive velocimetry. These characteristics are fundamental to check the mass transfer coeficient that are in literature. The column used for the experiment had a square cross section of 0,19 m x 0,19 m in alI extension and height of 2 meters. After determination of the efficiency of the mass transfer of oxygen into water, changing the air flow rate and the level of water in the column, it was concluded that the air flow between 600 l/h and 800 l/h and the level of water of 1,80 m were the most efficient.

MACÊDO, C. H. S. Experimento em escala e comparação do desempenho de duas turbinas eólicas equipadas com difusor com diferentes ângulos de ataque. 2016. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-03-31T12:20:54Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_chsmacêdo.pdf: 2331305 bytes, checksum: 31cba277af6711d5d71ddae30736deae (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T16:58:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_chsmacêdo.pdf: 2331305 bytes, checksum: 31cba277af6711d5d71ddae30736deae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T16:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_chsmacêdo.pdf: 2331305 bytes, checksum: 31cba277af6711d5d71ddae30736deae (MD5) Previous issue date: 2016-10-06 / One of the most promising concepts for increasing the efficiency of a wind turbine is the horizontal axis wind turbine equipped with an aerodynamic diffuser. The diffuser controls the expansion of the turbine exhaust flow, creating a low pressure area at the turbine exit. This increase in pressure difference induces a greater mass flow of air through the turbine when compared to a conventional turbine of the same diameter. Thus, this work proposes to design, build, test and compare the results obtained by one rotor in scale with a rotor system - diffuser. One rotor was designed and developed with tip speed ratio value 7. Rotor blades were chosen with length of 180 mm and aerodynamic airfoil NREL S809, based on the concepts of the blade element momentum (BEM). Two aerodynamic diffusers were built with NACA 4412, made of plywood and cut by laser, profiles with attack angles of 7º and 11º. They were filled with a polyurethane foam, covered with fiberglass tissue and subsequently a thermoplastic. The tests were performed in the Aerodynamics and Fluid Mechanics Laboratory of the Federal University of Ceará, where free flow velocity data, flow velocity with the rotor and the rotor system - diffuser in operation, as well as angular velocity measurements and torque generated by the blades were collected in order to know the power curve of each rotor and the rotor system - diffuser. It was possible to observe a maximum of 3.6% increase in power coefficient for the rotor equipped with the diffuser with attack angle of 7º and 4% with attack angle 11º for the intervals of = 6.2 to = 6.7. This power coefficient increase can be considered negligible, it not showing the expected increase of a rotor-diffuser system. / Um dos mais promissores conceitos para aumentar a eficiência de um aerogerador é a turbina eólica de eixo horizontal equipada com um difusor aerodinâmico. O difusor controla a expansão do fluxo de escape da turbina, produzindo uma zona de baixa pressão na saída da mesma. Esse aumento na diferença de pressão induz um fluxo maior de massa de ar através da turbina, em comparação com uma turbina convencional de mesmo diâmetro. Diante disso, esse trabalho propõe projetar, construir, testar e comparar os resultados obtidos por um rotor em escala com um sistema rotor – difusor. Foi projetado e desenvolvido um rotor com valor de velocidade específica de ponta 7. Foram escolhidas pás eólicas com 180 mm de comprimento e perfil aerodinâmico NREL S809, a partir do conceito da quantidade de movimento do elemento da pá (BEM). Os dois difusores aerodinâmicos foram construídos com perfis NACA 4412, feitos de madeira compensada cortada a laser, com ângulos de ataque 7º e 11º. Foram preenchidos por uma espuma de poliuretano, cobertos por tecido de fibra de vidro e posteriormente por um termoplástico. Os testes foram realizados no Laboratório de Aerodinâmica e Mecânica dos Fluidos da Universidade Federal do Ceará, de onde foram coletados dados de velocidade de escoamento livre, velocidade de escoamento com o rotor e o conjunto rotor – difusor em operação, assim como medidas de velocidade angular e torque gerado pelas pás, com a finalidade de conhecer a curva de potência de cada rotor e do conjunto rotor – difusor. Foi possível observar um acréscimo máximo do Coeficiente de Potência de 3,6 % para o rotor equipado com o difusor com ângulo de ataque 7º e de 4 % para o de ângulo de ataque 11º para os intervalos de a . Esse acréscimo do Coeficiente de Potência pode ser considerado pouco significativo, não evidenciando o aumento esperado de um sistema rotor-difusor.

Neste trabalho apresenta-se o estudo da transferência de massa (oxigênio) de bolhas de ar para a água, geradas por um difusor de ar, confeccionado com plástico microporoso e de fabricação nacional, em uma coluna de aeração. O processo de aeração conduziu à determinação do coeficiente volumétrico de transferência de massa, coeficiente volumétrico de transferência de massa global, e foi executado na coluna mencionada, construída em material transparente. Utilizou-se água de fonte, existente no abastecimento do Laboratório de Hidráulica Ambiental (SHS/CRHEA). Variou-se a vazão do ar no processo de aeração de 400 l/h a 2.000 l/h e o nível de água dentro da coluna de 0,50 m a 1,80 m. Optou-se pelo método químico para deaerar a água, utilizando sulfito de sódio anidro antes do início de cada ensaio. O aparelho WTW-323, um medidor de oxigênio do tipo membrana permeável, foi usado para determinar a evolução da concentração de oxigênio dissolvido na água durante todo o processo de aeração. Características hidrodinâmicas foram quantificadas, como os campos de velocidade ascensional das bolhas de ar, o diâmetro equivalente das bolhas e sua freqüência de ocorrência. Para essas quantificações utilizou-se equipamento Laser para velocimetria não-intrusiva. As características mencionadas são fundamentais para verificar as previsões para o coeficiente de transferência de massa encontradas na literatura. A coluna usada tem seção transversal quadrada de 0,19 m x 0,19 m, constante em toda sua extensão, e altura de 2,00 m. Através da determinação da eficiência de transferência de massa de oxigênio na água, variando a vazão de aeração e o nível de água na coluna, concluiu-se que a vazão entre 600 l/h e 800 l/h e nível de água de 1.80 m é que apresentou maior eficiência de transferência de massa. / The present work is a study of the oxygen mass transfer from air bubbles into water, generated by a diffuser of air, in a column of aeration. This diffuser was made of microporous plastic and produced in Brazil. The process of aeration in the column built with transparent material determined the volumetric coeficient of the mass transfer Kla. Water from the well located in the Environmental Hydraulic Laboratory (SHS/CRHEA) was used. The air flow in the process of aeration was changed from 400 l/h to 2000 l/h and the level of water, from 0,50 m to 1,80 m. The chemical method was chosen to deoxygenate water and sulfite of anhydrous sodium was used before starting each experiment. The equipment WTW-323, an oxygen gauge with permeable membrane, was used to determine the development of the oxygen concentration dissolved in water during the process of aeration. Several hydrodinamic characteristics were measured, such as the velocity range of the air bubbles, their diameter and their frequency, by using a laser equipment for non-intrusive velocimetry. These characteristics are fundamental to check the mass transfer coeficient that are in literature. The column used for the experiment had a square cross section of 0,19 m x 0,19 m in alI extension and height of 2 meters. After determination of the efficiency of the mass transfer of oxygen into water, changing the air flow rate and the level of water in the column, it was concluded that the air flow between 600 l/h and 800 l/h and the level of water of 1,80 m were the most efficient.

Difusores podem ser empregados para extração de sacarose da cana de açúcar e da beterraba, para a extração de tanino da casca de acácia negra e para extração de óleos vegetais de plantas oleaginosas. Apesar de operarem de forma simples do ponto de vista mecânico e químico, problemas que ocorrem na sua operação comprometem a eficiência de extração. A modelagem, simulação e otimização de difusores de biomassa mostra-se essencial para melhor compreender tais problemas e propor estratégias otimizadas de projeto e operação. Nesse contexto, a tese aqui proposta tem como objetivo principal modelar e simular a operação de um difusor de biomassa de 10 estágios (Biomassa entra pelo estágio 1 e sai do difusor pelo estágio 10. A água de embebição faz o trajeto em contracorrente, i.e. entra pelo estágio 10 e sai pelo estágio 1) para, posteriormente, otimizá-lo mono e multi-objetivamente considerando a possibilidade de conexão entre todos os estágios de extração. No caso da otimização mono-objetivo, no qual uma vazão de embebição de líquido fixa é considerada, o principal objetivo da otimização consiste em maximizar a concentração de soluto no líquido que deixa o difusor a partir de mudanças aleatórias nos coeficientes de conectividade do difusor. Já para a otimização multi-objetivo, a vazão de embebição de líquido que entra no difusor é considerada variável. Sendo assim, a otimização do sistema requer a maximização de dois objetivos simultaneamente (a maximização da concentração de soluto no líquido e minimização da concentração final de soluto na biomassa) a partir de mudanças aleatórias nos coeficientes de conectividade do difusor. Além disso, visto que a minimização de problemas operacionais está relacionada com a monitoração da altura de nível de líquido no leito de fibra, diferentes sinais para detecção de presença de líquido no leito de fibras em um estágio de extração experimental foram testados. Dos resultados de simulação e otimização obtidos, podemos concluir que novas conexões entre os estágios do difusor podem otimizar o processo de extração o que contraria o senso comum segundo o qual as conexões devem ser sequenciais. No caso da otimização mono-objetivo, 82 a 89% do fluido é direcionado para o estágio seguinte ao longo dos estágios de extração (exceto para o estágio 6, no qual esse valor é de 100%). A recirculação do fluido para o mesmo estágio é mais acentuada nos estágios finais (estágios 1 a 4), apresentando o difusor otimizado 14 a 18% de recirculação do fluido para o mesmo estágio nesses estágios enquanto para os demais estágios a recirculação varia entre 0 e 11%. Já para os estágios iniciais (estágios 5, 7, 8 e 9), a recirculação do fluido para o estágio anterior apresenta maior destaque, variando de 6 a 16% enquanto para os demais estágios é de apenas 0 a 2%. O estágio 6, por sua vez, é o único que se conecta exclusivamente com o estágio seguinte. Para a otimização multi-objetivo, resultados similares foram encontrados, sendo que a probabilidade de que 85 a 100% do fluido seja circulada para o estágio seguinte está entre 93 e 99%. Em relação a recirculação para o mesmo estágio, a probabilidade de que de 0 a 15% do fluido seja recirculado varia de 58 a 79% para os estágios 1 a 4, de 49 a 55% para os estágios medianos 5, 6 e 7 e de 60 a 90% para os três últimos estágios (estágios 8, 9 e 10). Para a conexão com o estágio imediatamente anterior, a probabilidade de que de 0 a 15% do fluido seja direcionado para o estágio anterior é maior nos estágios 1, 2, 8 e 9, variando entre 31 e 38%. Para a detecção da presença de líquido no leito de fibras em um estágio de extração, dois tipos de sinais diferentes, condutividade elétrica e radiação infravermelha, foram testados. Os testes foram realizados, em um estágio de extração experimental, primeiramente apenas com água e, em seguida, com bagaço de cana. Os medidores de condutividade mostraram-se estáveis e com repetitividade quando testados com água. Já nos testes realizados com bagaço de cana, o sinal de condutividade mostrou-se insuficiente para a detecção de líquido. Para os medidores de infravermelho testados com água, os mesmos apresentaram alguns sintomas de instabilidade e variabilidade. Quando testados com cana, os medidores de infravermelho também apresentam instabilidade e variâncias distintas que dependem da posição do medidor no difusor e, consequentemente, da compactação do leito de fibra. Infere-se então que um aumento da variância do sinal pode ser um indicativo de um aumento da compactação do leito e, consequentemente, de diminuição da sua permeabilidade. / Diffusers can be used to extract sucrose from sugarcane and sugarbeet, to extract tannin from black acacia bark and to extract oil from oleaginous plants. Although they operate simply from a mechanical and chemical point of view, problems that occur in their operation can compromise the extraction efficiency. The modeling, simulation and optimization of biomass diffusers is essential to better understand such problems and propose optimized strategies for their project and operation. In this context, the main objective of the proposed thesis is to model and simulate the operation of a ten- stage biomass diffuser to later optimize it mono and multi-objectively considering the possibility of connection among all extraction stages. In the case of the mono-objective optimization, in which a fixed liquid imbibition flow rate is considered, the main objective of the optimization is to maximize the concentration of solute in the liquid that leaves the diffuser from random changes in the connectivity coefficients of the diffuser. For the multi-objective optimization, the liquid imbibition flow rate entering the diffuser is considered variable. Therefore, the optimization of the system requires the maximization of two objectives simultaneously (the maximization of the solute concentration in the liquid and minimization of the final solute concentration in the biomass) from random changes in the diffuser connectivity coefficients. In addition, since the minimization of operational problems is related to the monitoring of liquid level height in the fiber bed, different types of signals for level measurement were tested on an experimental extraction stage. From the simulation and optimization results, we can conclude that new connections among the stages of the diffuser can optimize the extraction process which runs counter to common sense that connections must be sequential. In the case of the mono-objective optimization, 82 to 89% of the fluid is directed to the next stage along the extraction stages (except for stage 6, in which this value is 100%). The recirculation of the fluid to the same stage is more pronounced in the final stages (stages 1 to 4), with the optimized diffuser having 14 to 18% of fluid recirculation for the same stage in these stages while for the remaining stages the recirculation varies between 0 and 11%. For the initial stages (stages 5, 7, 8 and 9), fluid recirculation to the previous stage is more prominent, varying from 6 to 16% while for the remaining stages it is only 0 to 2%. Stage 6, in turn, is the only one that connects only to the next stage. For the multi-objective optimization, similar results were found, with the probability of 85 to 100% of the fluid being circulated to the next stage being between 93 and 99%. Regarding recirculation to the same stage, the probability of 0 to 15% of the fluid being recirculated varies from 58 to 79% for stages 1 to 4, from 49 to 55% for the medium stages 5, 6 and 7 and from 60 to 90% for the last three stages (stages 8, 9 and 10). For the connection to the immediately preceding stage, the probability that 0 to 15% of the fluid being directed to the previous stage is greater in stages 1, 2, 8 and 9, ranging from 31 to 38%. For liquid level measurement, two different types of signals, electrical conductivity and infrared radiation were tested. The tests were first carried out only with water and then with sugarcane bagasse. Conductivity meters were stable and repeatable when tested with water. In the tests performed with sugarcane bagasse, the conductivity signal was insufficient for level measurement. For water-tested infrared meters, they have shown some instability symptoms and variability. When tested with cane, the infrared meters exhibit instability and distinct variances that depend on the position of the meter in the diffuser and, consequently, bed compactation. It can be then inferred that an increase in the signal variance can be also an indicative of increased bed compactation and, consequently, decreased bed permeability.

Difusores de ar é um tema de particular interesse na indústria dos sistemas de ar condicionado e climatização. O difusor swirl (ou tangencial) é um tipo de difusor já utilizado em alguns ambientes climatizados. O seu comportamento é mais conhecido em aplicações no campo da combustão, mas, em aplicações de sistemas de ar condicionado o Número de Reynolds é bem menor, não há a combustão e as condições de contorno são diferentes. Além disso, têm-se poucos estudos voltados para estes difusores num domínio 3D. Com esta motivação, o presente trabalho apresenta as simulações de um difusor tangencial em vazões típicas de aplicações de conforto térmico personalizado, utilizando a modelo de turbulência Reynolds Stress em um domínio 3D. Algumas simulações em um domínio 2D são realizadas a fim de se obter algumas características essenciais do escoamento, como abertura e comprimento do jato. Porém, comparados ao experimento, os resultados 2D precisam ser melhorados. Esquemas de discretização de maior ordem são utilizados para se avaliar o desempenho. Nas simulações no domínio 3D, verifica-se que um resultado melhor é alcançado quando se refina a malha na região central do jato, logo abaixo do difusor. Dois métodos de especificação da condição de contorno de entrada são estudados: o primeiro consiste em utilizar os dados experimentais obtidos na saída do difusor para simular o escoamento sem a geometria do difusor e o segundo simula o difusor completo, aplicando a magnitude da velocidade perpendicularmente à superfície de entrada com base na vazão calculada pelos dados do experimento do PIV (Particle Image Velocimetry). Os resultados numéricos são comparados com o experimento. Verifica-se que o método de simulação sem o difusor apresenta resultados mais precisos com relação ao experimento e apresenta maiores vantagens na simulação numérica. / Air diffusers are a topic of particular interest in the industry of acclimatization and air conditioning systems. The swirl (or tangential) diffuser is a type of device already used in some air conditioned environments. Their behavior is best known in combustion applications, but in air conditioning systems applications, the Reynolds number is much lower, there is no combustion and the boundary conditions are different. In addition, there have been few studies on these diffusers in 3D domain. With this motivation, this work presents simulations of a tangential flow diffuser for applications of thermal comfort. The numerical study uses the Reynolds stress turbulence model in a 3D domain. Some simulations in a 2D domain are performed in order to obtain some essential features of the flow, as the width and length of the jet. However, compared to the experiment, the 2D results need to be improved. Higher order discretization schemes are used to evaluate performance. In 3D domain simulations, it is verified that a better result is achieved when the mesh is refined in the jets central region, just below the diffuser. Two methods of the inlet boundary conditions are studied: the first consists of using the experimental data obtained at the exit of the diffuser to simulate the flow without the geometry of the diffuser and the second method simulates the diffuser completely, applying the velocity magnitude perpendicular to the inlet surface based on the calculated flow rate with experimental data of PIV (Particle Image Velocimetry). The numerical results are compared with experiment. It is noted that a simulation method without the geometry of the diffuser provides more accurate results with the experiment and has major advantages in the numerical simulation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:30:00Z : No. of bitstreams: 1 rocha_g_me_ilha.pdf: 2184479 bytes, checksum: 3442824b5f0f3377090625de5e9acd1f (MD5) / Neste trabalho são realizadas análises termodinâmicas, termoeconômicas e econômicas aplicadas a uma usina de açúcar e álcool com processo de extração por difusão, envolvendo desde a configuração inicial de implantação da usina até a expansão para uma planta moderna de potência cujo principal objetivo é a produção de excedente de energia elétrica. São consideradas quatro situações: a configuração inicial da planta, definida como Caso 1, que opera visando gerar energia elétrica apenas para o próprio consumo e, também, vapor para o processo de produção de álcool; na seqüência tem-se a configuração, definida como Caso 2, onde o intuito é produzir o máximo de energia elétrica que o turbogerador pode fornecer e vapor para a produção de álcool e, também açúcar; na configuração seguinte, definida como Caso 3, é adicionada na planta uma turbina de condensação visando um melhor aproveitamento para a geração de energia elétrica; e, por fim, na última configuração, definida como Caso 4, é adicionada uma nova turbina de extração condensação e uma caldeira de alta pressão, priorizando a geração de energia elétrica / In this work thermodynamic, thermoeconomic and economical analyses were accomplished in a sugar-alcohol factory with extraction process for diffusion, considering the initial configuration implanted until the expansion for a modern power plant whose main objective is the production of electric power surplus. Four situations were considered: the initial configuration of the plant, defined as Case 1, that operates generating electric power just for the own consumption and, also, steam for the alcohol production process; in sequence it was studied the configuration defined as Case 2, where the intention is to produce the maximum of electric power that the turbogenerator can supply and steam for the production of alcohol and, also, sugar; in the following configuration, defined as Case 3, it is added in the plant a condensation turbine for a better use in the electric power generation; and, finally, in the last configuration, defined as Case 4, it is added a new extractioncondensation turbine and a high pressure boiler, prioritizing the electric power generation

Difusores de ar é um tema de particular interesse na indústria dos sistemas de ar condicionado e climatização. O difusor swirl (ou tangencial) é um tipo de difusor já utilizado em alguns ambientes climatizados. O seu comportamento é mais conhecido em aplicações no campo da combustão, mas, em aplicações de sistemas de ar condicionado o Número de Reynolds é bem menor, não há a combustão e as condições de contorno são diferentes. Além disso, têm-se poucos estudos voltados para estes difusores num domínio 3D. Com esta motivação, o presente trabalho apresenta as simulações de um difusor tangencial em vazões típicas de aplicações de conforto térmico personalizado, utilizando a modelo de turbulência Reynolds Stress em um domínio 3D. Algumas simulações em um domínio 2D são realizadas a fim de se obter algumas características essenciais do escoamento, como abertura e comprimento do jato. Porém, comparados ao experimento, os resultados 2D precisam ser melhorados. Esquemas de discretização de maior ordem são utilizados para se avaliar o desempenho. Nas simulações no domínio 3D, verifica-se que um resultado melhor é alcançado quando se refina a malha na região central do jato, logo abaixo do difusor. Dois métodos de especificação da condição de contorno de entrada são estudados: o primeiro consiste em utilizar os dados experimentais obtidos na saída do difusor para simular o escoamento sem a geometria do difusor e o segundo simula o difusor completo, aplicando a magnitude da velocidade perpendicularmente à superfície de entrada com base na vazão calculada pelos dados do experimento do PIV (Particle Image Velocimetry). Os resultados numéricos são comparados com o experimento. Verifica-se que o método de simulação sem o difusor apresenta resultados mais precisos com relação ao experimento e apresenta maiores vantagens na simulação numérica. / Air diffusers are a topic of particular interest in the industry of acclimatization and air conditioning systems. The swirl (or tangential) diffuser is a type of device already used in some air conditioned environments. Their behavior is best known in combustion applications, but in air conditioning systems applications, the Reynolds number is much lower, there is no combustion and the boundary conditions are different. In addition, there have been few studies on these diffusers in 3D domain. With this motivation, this work presents simulations of a tangential flow diffuser for applications of thermal comfort. The numerical study uses the Reynolds stress turbulence model in a 3D domain. Some simulations in a 2D domain are performed in order to obtain some essential features of the flow, as the width and length of the jet. However, compared to the experiment, the 2D results need to be improved. Higher order discretization schemes are used to evaluate performance. In 3D domain simulations, it is verified that a better result is achieved when the mesh is refined in the jets central region, just below the diffuser. Two methods of the inlet boundary conditions are studied: the first consists of using the experimental data obtained at the exit of the diffuser to simulate the flow without the geometry of the diffuser and the second method simulates the diffuser completely, applying the velocity magnitude perpendicular to the inlet surface based on the calculated flow rate with experimental data of PIV (Particle Image Velocimetry). The numerical results are compared with experiment. It is noted that a simulation method without the geometry of the diffuser provides more accurate results with the experiment and has major advantages in the numerical simulation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-28Bitstream added on 2014-06-13T20:30:31Z : No. of bitstreams: 1 anhejunior_sa_me_ilha.pdf: 2550289 bytes, checksum: 4299d702522bdb3a4b51de625099c77e (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / O presente trabalho refere-se à investigação experimental e numérica do escoamento em difusores radiais, que são usados como modelos de representação de sistemas de válvulas de compressores de refrigeração. Uma bancada experimental é projetada, construída e validada para medir a distribuição de pressão, sobre o disco frontal de um difusor radial de razão de diâmetro 3, para números de Reynolds de 1500 a 9000 e afastamento entre os discos frontal e anterior variando de 0,415mm a 0,705mm aproximadamente. Paralelamente, desenvolve-se um código computacional, baseado na metodologia de Volumes Finitos para malhas desencontradas, para simular o escoamento na geometria do difusor radial. O código computacional é primeiramente validado por meio dos resultados experimentais obtidos da bancada construída. Após sua validação, o código é usado para analisar o escoamento em um difusor de razão de diâmetro igual a 1,4, para números de Reynolds variando de 500 a 2500 e afastamento entre discos na fixa de 0,125 a 1,0mm. Os resultados numéricos mostram o surgimento de recirculação extendendo-se em toda região do difusor. Além disso, os resultados de perfil de pressão sobre o disco frontal fornecem forças e quedas totais de pressão no difusor que aumentam com o número de Reynolds e afastamento entre disco. Esse comportamento produz um ponto de mínima área efetiva de força localizado na faixa de , para números de Reynolds variando de 500 a 1500. Para número de Reynolds mais elevados, , a área efetiva de força sempre aumenta com o aumento do afastamento entre discos. A área efetiva de escoamento, outro parâmetro de interesse para a simulação do compressor, apresenta um crescimento linear com o afastamento entre discos, independentemente do número de Reynolds avaliado. / In this work, an experimental and numerical investigation of the flow in radial diffusers representing the valve system of refrigeration compressor is accomplished. An experimental bench is designed, build, and validated allowing the measurement of the pressure distribution on the frontal disk surface of a radial diffuser with diameter ratio equal to 3, for Reynolds number varying from 1500 to 9000 and distances between disks in the ranges of 0.415 to 0.705mm. In addition, a computational code based on the Finite Volume Methodology for staggered mesh is developed in order to simulate the flow though the radial diffuser. The computational code is firstly validated by using the experimental data obtained from the experimental bench. After its validation, the code is used for analyzing the flow through a radial diffuser with diameter ratio equal to 1.4, for Reynolds numbers varying from 500 to 2500 and distance between disks in the range of 0.125 a 1.0 mm. The numerical results showed recirculation regions extending through the whole diffuser for the majority of the analyzed cases. The pressure profiles on the frontal disk surface produce forces and total pressure drops through the diffuser that increase with both Reynolds number and distance between disks. There is a minimum effective force area in the range of , for Reynolds numbers varying from 500 a 1500. For higher Reynolds numbers, , the effective force area always increases for increasing distance between disks. The effective flow area, another parameter used for simulating the compressor, increases linearly with the distance between disks, independently of the Reynolds number.

Submitted by ALCIDES MARANGONI JUNIOR (amarangoni@ifma.edu.br) on 2018-05-04T22:44:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Alcides_Marangoni_Junior_2018.pdf: 930282 bytes, checksum: 1c8e75840d460aee6513b5562a9d1de8 (MD5) / Approved for entry into archive by Alexandra Maria Donadon Lusser Segali null (alexmar@fcav.unesp.br) on 2018-05-07T11:11:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marangonijunior_a_me_jabo.pdf: 930282 bytes, checksum: 1c8e75840d460aee6513b5562a9d1de8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-07T11:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marangonijunior_a_me_jabo.pdf: 930282 bytes, checksum: 1c8e75840d460aee6513b5562a9d1de8 (MD5) Previous issue date: 2018-04-27 / Outra / O uso de pulverizadores costais manuais no Brasil é frequente em todas as propriedades rurais. Entretanto, são escassos os trabalhos de pesquisa que avaliem as suas características de trabalho, sobretudo com o modelo de ponta de pulverização que equipa os pulverizadores de fábrica e nas condições de pressão de trabalho predominantes na utilização. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar quanto os modelos de pontas e a pressão de trabalho influenciam na qualidade da distribuição de caldas fitossanitárias com pulverizadores costais manuais. Foram avaliadas em mesa de deposição quatro modelos de pontas de pulverização (jato plano convencional - Magnojet TP 110015; jato plano defletor - Teejet TT 110015; jatos cônicos vazios - TeeJet TXA 80015 e “chapinha” original), a 1, 2, 3 e 4 bar de pressão. As análises do perfil de distribuição dos jatos foram realizadas por simetria e o coeficiente de variação analisado pelo teste de Tukey (p<0,05). Os modelos de pontas de pulverização e pressão de trabalho influenciaram em mais de 100% os valores de uniformidade de distribuição da calda, e cerca de 50% na largura da faixa útil de tratamento fitossanitário. Dentre os modelos avaliados neste trabalho, o de jato defletor é o que apresenta o melhor conjunto de características para ser indicado a equipar os pulverizadores costais manuais para os tratamentos fitossanitários a campo. / Manual backpack sprayers are widely used in rural properties in Brazil. However, studies that assess their working characteristics, especially spray tip models and working pressure conditions, are scarce. Thus, the aim of this study was to assess how much the working pressure and spray tips influence the distribution quality of phytosanitary spray solutions in manual backpack sprayers. Four spray nozzles (standard flat-fan Magnojet TP110015, turbo flat-fan TeeJet TT110015, hollow-cone TeeJet TXA80015, and disc-core) were assessed in a patternator table at 1, 2, 3, and 4 bar. Distribution profile analyses of sprays were performed by symmetry and the coefficient of variation analyzed by the Tukey’s test (p<0.05). Spray tip models and working pressure influenced in more than 100% the distribution uniformity values of spray solution and in about 50% the useful bandwidth of the phytosanitary treatment. Among the models assessed in this study, the turbo flat-fan spray nozzle presents the best set of characteristics to be indicated for manual backpack sprayers aiming at field phytosanitary treatments.