Orientadores: Milton Mori, Henry França Meier / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T16:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peres_AlexandredePaula_D.pdf: 4006667 bytes, checksum: cea470fc549f4246fc4881f41e89e239 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho se propôs a estudar o escoamento do gás em ciclones em duas frentes: por intermédio do mapeamento do campo de velocidades em um ciclone instalado em uma planta semi-piloto de uma unidade da PETROBRAS-SIX e por meio do desenvolvimento de um modelo tluidodinâmico computacional (CFD) tridimensional, amparado pelos resultados experimentais obtidos nesse trabalho e de resultados disponíveis na literatura. Os ciclones têm sido empregados na indústria de processos como separadores de partículas desde o início do século passado, sendo que inúmeros trabalhos de investigação científica visando a obtenção de técnicas que predissessem a queda de pressão e a curva de eficiência de separação são encontrados na literatura. Contudo, somente modernas técnicas, como as da fluido dinâmica computacional (CFD), têm se mostrado capazes de predizer a contento os complexos fenômenos que ocorrem no interior ciclônico. Desta forma, utilizou-se o código de CFD comercial CFX - versões 4.3 e 4.4, da ABA Technology, o qual utiliza o método dos volumes finitos com variáveis co-localizadas resolvendo o sistema em coordenadas generalizadas para a obtenção das soluções das equações de transporte. As malhas numéricas foram construídas por intermédio da técnica dos multi-blocos, utilizando o pré processador "BUILD" presente no código. Os principais resultados mostraram que a metodologia empregada se mostrou adequada e apta a reproduzir o comportamento tluidodinâmico do escoamento do gás (monofásico) e do gás com a presença de particulados (bifásico, em uma abordagem Euleriana-Euleriana), em ciclones tanto em escala de laboratório quanto em escala industrial / Abstract: The aim of this work was to analyze the gas flow in cyclones experimentally and numerically. The experimental study was conducted in an acrylic cyclone settled in a pilot unity belonging to SIX/PETROBRAS in São Mateus do Sul, PR. Numerical solutions were obtained by the development of a 3-D computational fluid dynamics (CFD) model, sustained by the experimental resuIts obtained in this work and results from the literature. Cyclones have been used as solid particle separators in large-scale chemical processes since the beginning of the past century. Several studies of scientific investigation in order to obtain prediction techniques of pressure drop and collection efficiency are found in the literature. However, the design of new cyclones and the analysis of the actual equipment can be best achieved using computational fluid dynamics (CFD) techniques in order to obtain higher collection efficiency and a lower pressure drop. The 3-D simulations of the turbulent gas flow in the cyclone was carried out using the computational fluid-dynamics code CFX, versions 4.3 and 4.4, by AEA Technology. The numerical solutions were obtained with a finite-volume method and body fitted grid generation, using the pre-processor BUILD to generate the grids with multi-block techniques. The methodology showed great capability to represent the swirling flow in small cyclones as in industrial cyclones / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Carlos Alberto Carrasco Altemani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T00:25:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_AntonioCarlosde_D.pdf: 4367988 bytes, checksum: 3ec23027b5c7c219ec7dd0b558ee8381 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O objetivo principal desse trabalho foi a determinação numérica e experimental do fator de atrito e do número de Nusselt pata a região de escoamento completamente desenvolvido de um duto de seção retangular de pequenas dimensões. O canal de escoamento era constituído por uma base aquecida, por uma lateral de material isolante, adjacente à base e com as duas paredes restantes atuando como uma aleta dobrada. A razão de aspecto era igual a 0,675, sendo a base aquecida, um dos lados maiores. Externamente, as paredes eram isoladas, com exceção da lateral correspondente à base aquecida que foi submetida a um influxo uniforme de calor. Ar foi utilizado como fluidp de trabalho, com o perfil de velocidades desenvolvido na entrada do duto de testes. Os valores experimentais do fator de atrito e do número de Nusselt foram obtidos e comparados com correlações da literatura, para Números de Reynolds entre 3900 e 22500. O fator de atrito do escoamento completamente desenvolvido foi obtido e comparado para a condição de duto aquecido e não aquecido. As distribuições -axiais de Nusselt foram obtidas experimentalmente, ao longo de todo o duto, em função de Reynolds, para a condição de escoamento desenvolvido na entrada, com e sem uma perturbação na entraria do duto de lestes. Uma simulação do problema com um modelo algébrico de turbulência, permitiu a comparação dos valores numéricos com os valores experimentais do fator de atrito e do número de Nusselt, para a região completamente desenvolvida. Os desvios entre os valores experimentais e da simulação foram compatíveis com os valores citados na literatura. / Abstract: The main objective of this work was the numerical and experimental determination of the friction factor and Nusselt number in the developed How region of a rectangular duct with small dimensions. Three walls were made with conducting material, forming one heated base and a bent fin. The fourth wall, adjacent to the base, was made with insulating material. The heated base was one of the wider sides, giving the channel an aspect ratio equal to 0,675. Externally, the duct was insulated, except the wall corresponding to the base, under uniform heat influx. Air was the working fluid. The friction factor and Nusselt number were obtained experimentally for fully developed flow imposed at the entrance of the duct and compared with literature correlations for Reynolds Numbers in the range between 3900 and 22500. The friction factor in the fully developed hydrodynamic region was obtained and compared for both conditions: unhealed and heated channel. The experimental distributions of Nusselt number were obtained experimentally, along the whole duct, as a function of *Reynolds number. The fully developed flow was obtained with and without a turbulence source in the entrance of the heated channel. A numerical simulation was carried out at the fully developed region, with an algebraic turbulence model, to compare numerical and experimental values of friction factor and Nusselt number. Deviation between experimental and numerical values, obtained from the simulation, was comparable with those reported in literature. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Niederauer Mastelari / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T13:06:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_FernandaCristina_M.pdf: 2774513 bytes, checksum: 26936aae7fde336d3017925056dfbe4e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Escoamentos bifásicos gás-líquido são comumente encontrados na natureza e em diferentes atividades industriais. Neste tipo de escoamento, as fases presentes podem escoar dispostas em diferentes configurações espaciais no interior do duto, denominadas de regimes ou padrões de escoamento, cuja determinação é crítica para o projeto de sistemas de escoamento bifásico. No presente trabalho, a indicação dos padrões de escoamento é realizada a partir da medida de fração de gás utilizando um instrumento microcontrolado composto por um transdutor e um condicionador de sinais. Um sistema de reconhecimento de padrões é composto por diferentes módulos, que consistem em: adquirir o sinal; extrair informações relevantes do sinal; e por fim a classificação propriamente dita. Para a extração das informações relevantes do sinal, aplicou-se funções estatísticas de média e desvio padrão por ser interessante sob o ponto de vista computacional. Na etapa classificatória, a utilização de um conjunto de regras através de técnicas de Sistemas Especialistas é utilizado pelo desempenho deste tipo de classificação e também pouca necessidade computacional. Desta forma, com a junção das funções estatísticas de média e desvio padrão e um conjunto de regras com Sistemas Especialistas, é desenvolvido neste trabalho um sistema de reconhecimento de padrões de escoamento bifásico gás-líquido embarcado em um instrumento de medição de fração de gás microcontrolado. / Abstract: Two-phase flow gas-liquid are commonly found in nature and in various industrial activities. In this type of flow, the phases present can escape arranged in different spatial configurations in the duct, called regimes or flow patterns, the determination is critical for the design of two-phase flow systems. In this study, an indication of the flow pattern is achieved from the measurement of gas fraction microcontrolled using an instrument composed of a transducer and signal conditioner. A system of pattern recognition consists of different modules, which consist of: acquiring the signal, extracting relevant information from the signal, and finally the classification itself. Statistical functions of mean and standard deviation are applied to extract the relevant information from the signal, for computacional purposes. In the classification stage, a set of rules using techniques of expert systems is used by the performance of this type of classification and also little need computing. Thus, with the addition of the statistical functions of mean and standard deviation and a set of rules with expert systems is developed in this work a system of pattern recognition of two-phase flow gas-liquid loaded into an microcontrolled instrument for measuring gas fraction. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Fernando de Almeida França, Edson Yoshihito Nekagawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T08:46:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sousa_JoaoTadeuVidalde_M.pdf: 30145690 bytes, checksum: 24119006d22dc1551983013469607047 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O presente trabalho apresenta os resultados de uma investigação experimental realizada para avaliar a influência de um meio não-newtoniano e da inclinação da tubulação sobre a velocidade de ascensão de bolhas alongadas. o aparato experimental consiste de um tubo de acrílico transparente de 9,44 m, com diâmetro interno de 77,2 mm, que pode se fixado em qualquer inclinação entre as posições horizontal e vertical. Foram utilizadas válvulas de fechamento rápido para a medição da fração de vazio volumétrica, e sondas de condutividade elétrica para a determinação da velocidade e comprimento das bolhas alongadas. Foram realizados 622 testes, tendo ar como a fase gasosa e uma solução de goma xantana como o fluido de perfuração com comportamento não-newtoniano, para diversas inclinações do tubo. Adicionalmente, foram realizados 619 testes com a mistura ar-água. Os resultados experimentais foram comparados com trabalhos já publicados / Abstract; This work shows the results of an experimental investigation carried out to evaluate the influence of a non-Newtonian medium and pipe inclination on the rise velocity of elongated bubbles. The experimental apparatus consists of a 9.44 m long transparent pipe with 77.2 mm inside diameter that can be set at any inclination from vertical to horizontal. It contains ball valves that allows measurements of volumetric void fractions, and electrical conductivity probes for length and velocity determination of elongated bubbles. For several pipe inclinations, 622 tests were run using air, as the gas phase, and Xanthum Gum solution, as the drilling fluid with non-Newtonian behavior. Additional 619 tests were run for air-water mixture. The experimental results were compared with previous works / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

O Rio Taquari com 40 km de extensão é o principal rio responsável pelo abastecimento hídrico, junto com o rio Araguaia, do município de Araguatins situado na micro região do Bico do Papagaio extremo norte do Estado do Tocantins. A forte pressão do setor agropecuário promove uma intensa exploração das terras que geralmente tem levado a destruição das matas ciliares favorecendo o aumento dos processos erosivos e como consequência o assoreamento do curso d´água. Este trabalho teve como principal objetivo realizar um estudo das perdas de solo em processo erosivo as margens do Rio Taquari, com o auxilio da Equação Universal de Perdas de Solo – EUPS/USLE, além de utilizar o Terraceamento com Pneus Inservíveis – TEPI, no intuito de reduzir a velocidade do fluxo laminar e promover possíveis benefícios ambientais e de saúde com a redução do número de pneus descartados ao longo do município. Para a realização deste estudo, utilizou-se: i) determinação das curvas de níveis da área; ii) montagem das barreiras com os pneus inservíveis e da caixa de armazenamento d’água; iii) construção da calha para transporte da água proveniente do escoamento superficial; iv) determinação dos componentes da equação universal de perda de solo; v) aplicação da EUPS. Constatou-se que o uso do TEPI conseguiu reter em torno de 60% do solo que seria carreado para o rio Taquari apresentando uma forte tendência na contenção do assoreamento, além do visível desenvolvimento do crescimento vegetativo. Também foi constatado um aumento no pH do solo em água além dos níveis de cálcio (8%), soma das bases (60%) e saturação de bases em (2,7%). / The Taquari River 40 km long river is the main responsibility for water supply, along with the Araguaia River, the city of Araguatins situated in the micro region of the nozzle from the extreme north of the state of Tocantins Parrot. Strong pressure from the agricultural sector promotes an intense exploration of the land which has generally led to destruction of riparian forests favoring the increase of erosion and siltation as a result of the watercourse. This study aimed to conduct a study of soil losses in erosion of margins Taquari, with the aid of Equation Universal Soil Loss - USLE / USLE, besides using the terracing with waste tires - TEPI in order reducing the velocity of the laminar flow and promote potential environmental and health benefits by reducing the number of discarded tires along the municipality. For this study, we used: i) determining the contour lines of the area; ii) installation of barriers with waste tires and water storage box; iii) construction of pipeline to transport water from runoff; iv) determining the components of the universal soil loss equation; v) application of USLE. It was found that the use of TEPI could retain around 60% of the soil that would be adduced to the river Taquari showing a strong tendency to contain sedimentation, beyond the visible development of vegetative growth. It was also noticed an increase in the pH of the soil water plus calcium levels (8%), the sum of the bases (60%) and saturation bases (2.7%).

Neste trabalho é desenvolvido um método numérico, adequado para cálculos em tempo real, para simular escoamento e para calcular as correções de parede em túneis aerodinâmicos de seção de ensaio fechada. O escoamento é suposto bi-dimensional e incompessível. Ocálcilo é feito a partir de medidas da "assinatura de pressão" nas paredes do túnel aerodinâmico. A localização das tomadas de pressão nas paredes do túnel aerodinãmico pode ser escolhida para se adaptar às condições experimentais. Fornece-se também fórmulas para fazer correções devidas à compressibilidade.

O presente trabalho teve por objetivo estudar a possibilidade de se utilizar esquemas "upwind" para simular escoamentos supersônicos e hipersônicos, sendo adotado, para isto, o esquema de separação de vetores de fluxo de Van Leer. Foram realizadas diversas simulações numéricas utilizando o escoamento interno de uma entrada de ar hipersônica e compararam-se resultados com os obtidos empregando-se o esquema centrado. O escoamento foi modelado pelas equações de Euler em duas dimensões, utilizando-se um método de volumes finitos aplicado a um contexto de malhas não-estruturadas, sendo a marcha no tempo do sistema de equações feita por meio de um método explícito de Runge-Kutta híbrido de cinco passos. A malha computacional foi obtida utilizando-se um esquema de avanço de geração com capacidade limitada de refinamento. Os resultados obtidos possibilitam a avaliação e comparação dos métodos com relação a formação da onda de choque oblíqua, bem como o comportamento em relação à pressão, à densidade e ao número de Mach. Finalmente, foram discutidas as características observadas para cada método.

Orientador: André Luiz Seixlack / Banca: Elaine Maria Cardoso / Banca: Henor Artur de Souza / Resumo: Neste trabalho apresenta-se um modelo numérico para simular o escoamento e a transferência de calor entre o fluido refrigerante e ar externo em regime permanente e transiente ao longo de evaporadores de tubos aletados comumente usados em refrigeradores domésticos do tipo frost-free e sistemas de ar condicionado. O escoamento do fluido refrigerante é dividido em duas regiões: uma de escoamento bifásico e outra de vapor superaquecido. Considera-se a queda de pressão do escoamento no interior dos tubos e a condensação do vapor d'água do ar úmido que escoa em fluxo cruzado na parte externa dos tubos. O escoamento bifásico é analisado segundo o modelo homogêneo. As equações fundamentais de conservação da massa, da quantidade de movimento e de conservação da energia que governam o escoamento do refrigerante são resolvidas, respectivamente, para o cálculo da velocidade, da pressão e da entalpia específica do fluido refrigerante. Para o escoamento de ar, são resolvidas as equações de conservação da energia e de conservação da massa (umidade). Resolve-se, também, a equação da conservação da energia para a parede do tubo, para obter sua distribuição de temperatura. O modelo necessita ainda de equações constitutivas para o cálculo dos: fatores de atrito, coeficientes de transferência de calor para o ar e para o refrigerante, do coeficiente transferência de massa para a água e das propriedades termofísicas do refrigerante, do ar e da água. As equações governantes são integradas numericamente usando o método de Euler e o sistema de equações algébricas resultante é solucionado pelo método de Newton-Raphson. O modelo pode ser usado para: (a) determinar os parâmetros de desempenho do evaporador, tais como: capacidade de refrigeração, temperaturas de saída do refrigerante e do ar, dentre outros, desde que as condições de operação e os parâmetros geométricos... / Abstract: This work presents a numerical model to simulate the steady and transient flow and heat transfer between the refrigerant fluid and outside air along tube-fin evaporators commonly used in 'no-frost' household refrigerators. The refrigerant flow inside the tube is taken as one- dimensional and divided in a two-phase flow region and a superheated vapor flow region. The refrigerant pressure drop and the moisture condensation on the airflow crossing the outside of the tubes are taken into account. The homogeneous flow model is employed for the two-phase flow region. The fundamental equations of mass conservation, momentum and energy conservation governing the refrigerant flow are solved in order to evaluate the velocity, pressure and specific enthalpy of the refrigerant fluid. The energy and mass (humidity) conservation equations for the air flow are solved in order to evaluate the temperature and absolute humidity of the air crossing the evaporator, respectively. The energy conservation equation for the evaporator tube wall is also solved to obtain the wall temperature distribution. Furthermore, the model needs closer constitutive equations to calculate the friction coefficients, the refrigerant and air heat transfer coefficients, the water mass transfer coefficient and the refrigerant, air and water thermo-physical properties. The governing equations are integrated numerically using Euler's method and the resulting algebraic system of equations is solved by Newton-Raphson's method. The model could be used to: (a) determine evaporator performance parameters, such as: refrigeration load; outlet refrigerant and air temperatures; among others, since the evaporator operating conditions and dimensions are known. In this case a direct problem is solved from a set of inlet conditions for the refrigerant and also for the air; (b) determine the refrigerant mass flow rate along evaporator tubes, once its ... / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica (Especialização Energia Térmica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Orientador: Luiz Roberto Carrocci / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Marcelo Rodrigues de Holanda / Banca: Adriano Francisco Siqueira / Banca: Janaina Ferreira Batista Leal / Resumo: É comum serem identificadas trincas em alvenaria de tijolos, não somente depois de um certo tempo da construção, mas também, por vezes, durante a própria construção. Essas trincas, ou deformações estruturais ocorrem por diversos fatores de ordem técnica, dentre os quais, um deles devido à umidade absorvida pelos elementos da parede (tijolos e argamassa). Tal umidade pode vir das condições do ambiente (dia úmido), de chuvas, do solo e até do excesso da quantidade de água contida na argamassa de assentamento. Em contato com os elementos porosos da parede, tijolos e argamassa, a água concorrerá para a percolação capilar, dando origem a consideráveis esforços internos, que virão provocar deslocamentos estruturais, os quais, via de regra, são diferentes para o tijolo e para a argamassa, dessa forma, provocando o aparecimento de trincas. Os fenômenos que dão origem às deformações foram estudados em um trabalho de pesquisa por FRANÇA (2000), analisados e quantificados em laboratório, no qual se confirmou a hipótese de que a somatória dos esforços capilares provocados pelo deslocamento de um fluido em um meio poroso,pode atingir valores elevados ao ponto de causar na estrutura deslocamentos e, conseqüentemente, trincas. Por isso, o deslocamento do fluido por entre os canais existentes entre as partículas do meio poroso, processado sob a forma de uma frente de fluido se deslocando, denominada velocidade de percolação, necessitou ser visualizado e matematicamente tratado. / Abstract: The identification of cracks in brick masonry is quite common, not only after a certain period of time post-building but also, sometimes, during the building. These cracks or structural deformations are due to several factors of technical order. One of them is related to the moistness absorbed by the elements of the wall (brick and mortar). Such moistness can be the result of the environment conditions (dank day), rain, soil and even of the excess of water in the laid mortar. In contact with the wall porous elements, brick and mortar, the water will facilitate the capillary percolation, giving berth to remarkable internal efforts, which will cause structural dislocation. These dislocations are, usually, different for the brick and for the mortar, so causing the cracks. The phenomena that cause the deformations were studied in a research by FRANÇA (2000), analyzed and quantified in laboratory, which validated the hypothesis that the sum of the capillary efforts caused by the dislocation of a fluid in a porous element can reach high values to a point that causes dislocations and consequently cracks in the structure. Therefore, the dislocation of the fluid through the channels existing among the particles of the porous element, processed in a form of a dislocating front of fluid, named velocity of percolation, needed to be visualized and mathematically treated. This work aimed, as the main objective, to trace the profile of the dislocation and give to the velocity of percolation a mathematical modeling based on the general equation of Navier-Stokes. It was necessary to search for knowledge of micro world of the labyrinths formed by pores among the sand, clay and cement particles. It became indispensable to measure, in an indirect way, the size of the pores and its relation with the size of the particles. / Doutor