A distribuição do tamanho de bolhas é uma importante característica em sistemas bifásicos. A área interfacial de bolhas está fortemente relacionada às taxas de reações químicas e de transferência de massa em aplicações industriais como colunas de destilação e fermentação, sistemas biológicos, oxidação, hidrogenação, tratamento de água, e em processos naturais, como dinâmicas de aerossóis e transferência de gás oceano-atmosfera. Pontas de provas intrusivas são largamente usadas para determinar a distribuição do tamanho de bolhas em colunas de borbulhamento bifásicas. Embora o tamanho de bolhas não possa ser obtido diretamente pelo uso de uma simples ponta de prova porque estas medem somente comprimentos perfurados em bolhas, é possível relacionar distribuições de cordas à distribuição de tamanho de bolhas usando análises estatísticas. Este trabalho apresenta a implementação de um sistema capaz de medir distribuição de tamanho de bolhas em uma coluna de borbulhamento composta por água e ar através de uma ponta de prova condutiva. Imagens obtidas por uma câmera de vídeo CCD (Charge-Coupled Devices) monocromática são usadas para validar e calibrar o sistema. / The distribution of bubble sizes is a critical feature in two–phase systems. The interfacial area of bubbles is strongly related to chemical reaction and mass transfer rates in industrial applications such as distillation and fermentation columns, biological systems, oxidation, hydrogenation, waste water treatment and in natural processes such as aerosol dynamics and air-sea gas transfer. Intrusive probes are widely used to determine bubble size distribution in two-phase bubble columns. Although bubble size cannot be obtained by a simple probe because it measures only the pierced length of the bubbles, it is possible to relate chord distributions to bubble size distribution by the use of statistical analysis. This work proposes a system implementation which is able to determine bubble size distribution in a water-air bubble column using an intrusive conductance probe. Images obtained by a monochromatic video camera CCD (Charge-Coupled Devices) are used to validate and calibrate the system.

Orientadores: Milton Mori, Henry França Meier, Udo Fritsching / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T10:03:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Decker_RodrigoKoerich_D.pdf: 3679156 bytes, checksum: 9c914896fd9d31753adf9c1bed158cac (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho propõe o estudo de estruturas coerentes de larga escala por meio da utilização da metodologia ¿Interparticle Arrival Time¿ (IAT) no escoamento de um jato bifásico. Experimentos foram desenvolvidos em relação a diferentes condições de velocidade inicial com diâmetro médio de partícula igual a 50 µm, e para duas diferentes misturas de partículas, 50 µm e 90 µm, em diferentes proporções, e comparados em relação a perfis de velocidade média, intensidade de turbulência e velocidade RMS. Medidas relacionadas à distribuição IAT foram também adquiridas para todas as condições analisadas. Os experimentos foram desenvolvidos para diferentes posições axiais e radiais a partir da saída do orifício de formação do jato. Perfis radiais de velocidade média, flutuação de velocidade (velocidade RMS), intensidade de turbulência e ¿interparticle arrival time¿ (em termos de distribuição Chi2 e número de desvios) foram obtidos pelo sistema de ¿Phase Doppler Anemometry¿, atravessando o sistema de medição ponto a ponto na direção desejada. Além disto, as variações das condições de velocidade inicial, distribuição de partículas e razão de carga permitem a obtenção de importantes informações em relação às estruturas locais do escoamento e seus efeitos sobre o transporte macroscópico e turbulento de partículas entre o centro do jato e as regiões de contorno do mesmo. Assim é possível identificar que no centro do jato não existe a formação de Estruturas Coerentes de Larga Escala (ECLE), ou seja, o escoamento é dominado por estruturas incoerentes. Existem também fortes indícios de formação de ECLE em uma região radial entre o centro e a região de contorno, sendo estas dependentes da condição inicial de velocidade da fase gás. Além disto, partículas com maior diâmetro suprimem a formação de ECLE. A distribuição IAT prova ser uma ferramenta importante na identificação dos locais onde ECLEs vêm a influenciar a distribuição de partículas, formando ¿clusters¿. A investigação extensiva de dados experimentais em relação ao comportamento da fase dispersa no escoamento gás sólido em um jato pode ser utilizada como uma importante fonte de dados para uma validação detalhada, por meio de simulação numérica, do escoamento disperso bifásico, incluindo as fortes interações entre as fases gás e particulada / Abstract: A study of large scale coherent structures by Interparticle Arrival Time (IAT) of a two phase jet flow is proposed. Measurements were carried out for different initial velocities with 50 µm particle mean diameter, and for two different particle mixtures with mean particle diameter of 50 µm and 90 µm, in different proportions, and analyzed in relation to different variables. Measurements related to IAT were also acquired for all analysis conditions. The experiments were developed for different axial and radial distances from the nozzle outlet. Radial profiles of mean velocity, RMS velocity, turbulence intensity and the IAT (in terms of Chi2 and number of deviation) were measured by a Phase Doppler Anemometry system, traversing the measuring device stepwise in the desired direction. Furthermore, the variation of the initial velocity conditions, particle diameter distributions, and particle loadings yield important information about the local flow structures and its effect on the macroscopic as well as the turbulent particle transport between the jet centre and the outer shear layer. Thus, it is possible to identify that in the centre line of the jet there is no formation of large scale coherent structures (ECLE), i. e., the flow is dominated by incoherent structures. There is also strong evidence of ECLE formation in a radial position between the centre and the outer shear layer of the jet, which are dependent on the gas initial velocity. Furthermore, particles with large diameter suppress ECLE formation. The IAT distribution proofs to be an important tool to identify regions where large scale coherent structures influence the particle distribution and tend to form particle clusters. The derived extensive experimental data set for the particle behaviour at the two-phase jet may serve as a basis for the detailed validation of numerical simulations of dispersed two phase flow behaviour including strong phase interactions between gaseous and particulate phases / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-09T14:51:14Z No. of bitstreams: 2 Disertação 30_01_2014_versão_Digital.pdf: 4215473 bytes, checksum: a4396625c8189491592e26f12adb3bb3 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-09T14:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Disertação 30_01_2014_versão_Digital.pdf: 4215473 bytes, checksum: a4396625c8189491592e26f12adb3bb3 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / No presente trabalho apresentamos uma metodologia numérica para a discretização das equações que descrevem o escoamento bifásico de óleo-água em reservatórios de petróleo heterogêneos e anisotrópicos. Estas equações são resolvidas através da metodologia IMPES (Implicit Pressure Explicit Saturation) que é, em particular, um método segregado para tratar escoamento bifásico (água-óleo) descrito por um modelo matemático composto por uma equação elíptica para pressão e uma equação hiperbólica para saturação. A fim de resolver a equação de saturação explicitamente, utilizamos um método clássico do tipo Upwind (ponderação amontante) de primeira ordem. Para discretizar a equação de pressão, implementamos o Método de Volumes Finitos Centrados na Célula, Cell-Centered, proposto por Zhiming G. and Wu J., e projetado para lidar com meios altamente heterogêneos e anisotrópicos em malhas poligonais em geral. O método que apresentamos no presente trabalho é um tipo de método Multipoint Flux Approximation Method (MPFA) porque uti-liza múltiplos pontos para aproximar o fluxo na interface entre as células. Neste método, as pressões nos vértices (nós) são tratadas como uma combinação linear das pressões centradas nas células vizinhas, reduzindo, completamente, a formulação a um esquema cell-centered. A derivação dos pesos explícitos permite que o método se torne mais robusto. Além disso, os pesos explícitos não dependem da descontinuidade nem da topologia da malha. O método tem as seguintes características: satisfaz o critério de linearidade (linear por partes); apresenta a taxa de convergência de segunda ordem para a formulação implícita de pressão e de primeira ordem para o fluxo; e admite um tensor de permeabilidade arbitrário. Os resultados obtidos são promissores, indicando a potencialidade da formulação adotada para a simulação de escoamentos bifásicos em reservatórios de petróleo heterogêneos e anisotrópicos.

Orientadores: Antonio Carlos Bannwart, Ricardo Dias M. de Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T20:19:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GrangeiroFilho_FernandoAntonio_M.pdf: 4784973 bytes, checksum: 5e420546996f33fd8f25a4488a55967a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O transporte de misturas complexas, como o escoamento gás-líquido, depende de vários parâmetros, incluindo o padrão de escoamento. O escoamento bifásico é bastante comum na indústria petrolífera. Em operações off-shore, líquido e gás escoam por longos trechos verticais, horizontais e inclinados através de linhas de escoamento e risers antes de serem separados na superfície. No presente trabalho, um aparato experimental, com uma tubulação de 54 mm de diâmetro, foi montado para simular o escoamento horizontal intermitente, água-ar. As características do escoamento foram investigadas usando duas estações de sensores ultrassônicos, separados por uma distância conhecida ao longo da tubulação, e filmagens realizadas com uma câmera ultrarrápida (1000 quadros por segundo). Cada estação ultrassônica consistia de um transdutor pulso-eco (posicionado a 0o) e três sensores receptores posicionados em diferentes ângulos ao longo da circunferência da tubulação (45o, 135o, 180o). Os parâmetros obtidos foram: velocidade da bolha alongada, comprimentos da bolha alongada, do pistão de líquido e da célula unitária, e frequência de passagem da célula unitária. Um algoritmo foi elaborado a fim de identificar qual estrutura (bolha alongada ou pistão de líquido) escoava na frente do sensor. Através desse programa foi possível calcular a espessura do filme de líquido assim como as vazões volumétricas das fases. A técnica de ultrassom se mostrou eficiente e apresentou um custo relativamente baixo para investigar as características do escoamento pistonado. A presença de muitas bolhas na cauda da bolha alongada pode causar erros nas medições que pôde ser observado através da filmagem, porém, dados provenientes de outros sensores em conjunto com os dados do sensor posicionado na parte inferior da tubulação podem auxiliar a detectar a transição da cauda da bolha para o começo do pistão de líquido / Abstract: Transport processes in complex mixtures such as gas-liquid flows depend on various parameters, including the flow pattern. Two-phase flow is very common in petroleum industry. During off-shore production, liquid and gas phases travel long distances through flow-lines and risers before being separated. In the present work, experimental data are presented on the axial flow topology of horizontal, air-water slug flows in a 54-mm inner diameter acrylic pipe. The flow structure was investigated using two stations of an ultrasonic apparatus positioned at a known distance from each other along the flow direction and high-speed motion pictures (1000 fps) of the flow. Each ultrasonic station consisted of one emitter transducer (positioned at 0o) and three receivers at different angles (45º, 135º and 180º) along the pipe circumference. The parameters obtained were: elongated bubble velocity; elongated bubble, liquid slug and unit cell lengths, and unit cell frequency and flow rates of liquid and gas phases. An algorithm was made to identify which structure (elongated bubble or liquid slug) was passing in front of the transducer. This program made it possible to calculate the volumetric flow rates. Results shown by both techniques agreed against each other, however, more tests at other flow rates should be held to which for correlations could be made / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-05T16:08:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OlivaresGomez_Edgardo_D.pdf: 8788743 bytes, checksum: a9f46559feb8bf5bffe02d7d952fdf6e (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Considerada uma forma inovadora de pirólise de materiais orgânicos, a pirólise rápida caracteriza-se por apresentar temperaturas moderadas, elevadas taxas de transferência de calor e massa e pequenos tempos de residência. Essas características fazem da tecnologia em leito fluidizado a mais apropriada para o melhor desenvolvimento dos processos físico-químicos que têm lugar durante a pirólise rápida. Por meio desse processo de termoconversão em reator de leito fluidizado, borbulhante ou circulante, pode-se obter um rendimento elevado de bio-óleo, considerado seu principal produto. Em plantas pilotos, são observados rendimentos da ordem de 60% a 65% (em massa, base seca) para o bio-óleo, além de gás e carvão vegetal residuais que são aproveitados como insumo energético para o próprio processo. Com o objetivo de melhorar o conhecimento e gerar subsídios para a interpretação teórica do processo de pirólise rápida realizada em reator de leito fluidizado borbulhante, com biomassa vegetal polidispersa, dedicamos este estudo à caracterização das partículas de finos de carvão vegetal primário oriundas do processo, na sua relação direta com as condições operacionais e fluidodinâmicas do reator. A caracterização dessas partículas também atendeu à necessidade de dispor de dados para a modelagem matemática posterior a sua combustão, e para o estudo e desenvolvimento de sistemas mais eficientes de separação destes finos do fluxo de gases e vapores da pirólise, visando-se aumentar a qualidade do bio-óleo. A pesquisa básica na área foi descrita, principalmente baseada nos princípios teóricos sobre a pirólise de materiais lignocelulósicos e variáveis de processo relacionadas, alguns aspectos sobre a modelagem matemática do processo de pirólise, e o seu desenvolvimento tecnológico. Foi realizado, primeiramente, um estudo experimental e teórico em instalações de bancada e condições ambientais, baseado em sistemas do tipo fluidizado, que avaliou as propriedades e características fluidodinâmicas dos sólidos participantes, a biomassa e o inerte. Analisa-se o efeito da granulometria e propriedades físicas dos materiais sobre a velocidade de mínima fluidização e velocidade terminal das partículas. A planta, onde foram realizados os experimentos de pirólise rápida, foi projetada para operar com capacidade máxima de alimentação de 100 kg/h de biomassa (base úmida), de fina granulometria (diâmetro mais provável máximo entre 1 a 2 mm) e baixa densidade aparente a granel (abaixo de 60-70 kg/m3 à umidade de equilíbrio de aproximadamente 10% base úmida). Nos experimentos uma vazão de alimentação de 70 kg/h (base úmida) constante foi utilizada, valor considerado a partir dos experimentos exploratórios realizados. A velocidade superficial do gás de fluidização (parâmetro operacional) variou entre 0,090 m/s e 0,156 m/s com relação à temperatura média de operação do leito. Na mesma faixa de temperatura média do leito a velocidade superficial de mínima fluidização variava entre 0,008 m/s e 0,010 m/s para o inerte utilizado nos ensaios. Para a coleta dos dados experimentais uma modelagem experimental baseada num planejamento fatorial completo e num planejamento central composto ortogonal-PCCO, foi utilizada. O nível de confiança estatística adotado para a análise dos resultados foi de 95% e, para alguns dos modelos matemáticos empíricos obtidos, um coeficiente de determinação de até 70% foi considerado satisfatório. Dois parâmetros foram essencialmente considerados no planejamento experimental, a altura do leito estático de inerte e a relação vazão mássica de ar atual à vazão mássica de ar estequiométrica, a qual, para as diferentes temperaturas médias do leito, estabelece a velocidade superficial do gás (ar entrando pelo distribuidor). Vários outros parâmetros foram desenvolvidos para avaliar as características dos finos de carvão primário. Os modelos matemáticos empíricos gerados foram discutidos à luz do fenômeno da pirólise em desenvolvimento. Analisa-se a influência das condições de operação do leito fluidizado borbulhante e parâmetros que caracterizam o processo de pirólise, nas propriedades que representam os finos de carvão primário obtidos, por exemplo, seu teor de voláteis e cinzas, teor de carbono e oxigênio elementar, a vazão de finos elutriados do reator, entre outras respostas. Uma análise da distribuição de tamanhos das partículas de finos de carvão é também realizada. O comportamento dinâmico do leito fluidizado borbulhante foi avaliado a partir do estudo dos perfis de pressão, temperatura e concentração de sólidos e porosidade ao longo da altura do reator. Uma análise econômica preliminar do processo de pirólise rápida foi realizada, visando-se obter dados econômicos e financeiros relacionados com a produção de bio-óleo, por ser este produto seu principal resultado. Uma simulação econômica posterior permitiu obter as primeiras conclusões acerca da influência de parâmetros de operação nos principais índices econômicos e financeiros da planta na sua escala natural / Abstract: Fast pyrolysis is an inovative process to convert organic materials under moderate temperature, high mass and heat transfer, and short residence time. Such characteristics make the fluid bed the most appropriate technology to process and better develop all physico-chemical biomass changes. Through the fluid bed (bubbling or circulating) thermoconvertion process it is possible to obtain high yields of bio-oil as the main product. In pilot plants bio-oil typical yields are in the range of 60% to 65% wt (dry basis) and residual gas and char are used as an additional energy source in the process. To improve the knowledge and provide subsidies for the theoretic elucidation of the fine biomass bubbling fluid bed fast pyrolysis, this study characterizes the primary fine char produced in the process and its relation to the reactor operational and fluidinamics conditions. The characterization of the fine char particles is also useful for making data avaiable for modelling, studing and developing higher efficient systems to separate these particles from the pyrolysis gases and vapours aiming to improve the bio-oil quality. The research is based mainly on theoretical principles about lignocellulosic material pyrolysis and its process variables, some aspects of the pyrolysis process modelling and its technological development. Firstly, it was carried out an experimental and theoretical study in a bench-scaled facility and under normal conditions based on the fluid systems. The solids fluid-dynamics properties and characteristics such as biomass and inert filling were evaluated. It were also analyzed the particle size and the materials physical properties effect on the minimal fluid velocity and on the particles final velocity. the plant where the fast pyrolysis experiments were carried out was designed to operate with a maximum feed capacity of 100 kg/h (wet basis), fine particle size (approximately 1 to 2 mm diameter) and low bulk density (lower than 60-70 kg/m3 at a approximate 10% moisture content). It was employed a constant 70 kg/h feed rate (wet basis) which was considered an optimum rate based on the experiments carried out. The fluidization gas superficial velocity varied from 0.090 m/s to 0.156 m/s in relation to the bed operation average temperature. At the same bed average temperature, the minimal superficial fluidization velocity varied from 0.008 m/s to 0.010 m/s for the inert material used in the assay. For the experimental data collection it was used an experimental modelling based on a complete factorial planning and on an ortogonal compound central planning (OCCP). It was achieved a 95% statistical data reliability and, for some empirical mathematics models, a 70% determination coeficient was considered satisfactory. It was considered two parameters for the experience planning: the inert material fixed bed height and the relation between the current air mass flow rate and the stequiometric air mass flow rate. This relation defines the gas superficial velocity for the bed different average temperatures. Other parameters were also considered to evaluate the char fines characteristics. The empirical mathematical models were discussed in the light of the pyrolysis phenomena being developed. It was analysed the influence of the bubbling fluid bed operation conditions and the pyrolyisis process parameters in the char fines properties such as volatile and ash content, carbon and oxygen elemental and the char flow rate, etc. A size distribution analysis for char fines was also carreied out. The dynamic behavior of the bubbling fluid bed was evaluated based upon the pressure, temperature, solid concentration and the bed porosity through the reactor height. A preliminary economic assessment of the fast pyrolysis process was carried out aiming to collect financial data related to the bio-oil production. A later economic simulation allowed to obtain the first conclusions about the operational parameters influence in the main financial rates related to the plant in large scale / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientador: Leonardo Goldstein Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T10:08:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Domingues_RogerioBolchi_M.pdf: 2485496 bytes, checksum: 9c0c7fc9fca353e68329fa5025091bfb (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os injetares gás-sólido tipo Venturi são equipamentos utilizados na indústria para transportar materiais particulados. Eles constituem um equipamento de baixo custo e de construção simples, que não possui componentes móveis. No entanto promovem um alto consumi energético. A literatura existente apresenta informações sobre o comportamento deste equipamento na injeção de alguns materiais, tais como, areia, cimento, esferas de vidro, polietileno e trigo. Neste trabalho será testado um catalisador de FCC. A introdução de coeficientes de perda de pressão em um modelo mecanicista proposto por Bohnet e Wagenknecht (1978) tomou as equações obtidas similares às equações clássicas de perda de pressão em dutos. Os testes forneceram dados sobre a distribuição de pressão no injetor, incluindo na câmara de abastecimento, em função da descarga de gás. Foi verificado o efeito da carga de sólidos na distribuição de pressão ao longo do injetor. E por fim foi verificado o comportamento da distribuição de pressão ao longo do injetor e a variação dos coeficientes de perda de pressão em função da variação dos parâmetros geométricos S e dG2' Após coletados os dados foi apresentado uma proposta de um procedimento para o dimensionamento de injetores gás-sólidos tipo Venturi / Abstract: Gas-solid Venturi injectors are used in industry as feeding devices of granulated or pulverized solids into pipelines under pressure for pneumatic conveying. Their advantages are no moving parts, low cost and a simple geometry. On the other hand they have a large energy consumption. Not much work has been reported in the literature on Venturi injectors. Information is available for sand, cement, glass, polyethylene and wheat. Energy conversion efficiencies were introduced in Bohnet and Wagenknecht (1978) equations to evaluate the pressure drop distribution. In this work FCC particulate was injected and measurements were performed to obtain an altemative parameter - the pressure drop coefficients - which allows calculating the total pressure variation in the injector, including the hopper. The solids loading influence on the pressure variation was studied, as well as the influence of the inlet air nozzle diameter, and of the distance between this nozzle and the Venturi entrance section. A procedure to estimate a gassolids injector was proposed. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Fernando de Almeida França, Eugenio Spano Rosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_SilvioGoncalves_D.pdf: 15997208 bytes, checksum: de091564ff970a5c9a5d0fa2bda4be5c (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho visa o estudo experimental e a simulação numérica de escoamentos bifásicos. O Modelo de Dois Fluidos é usado para simular o escoamento com simetria . axial de misturas água-ar em padrão de bolhas através de um tubo circular e de bocais convergentes. Os principais objetivos são os de investigar os mecanismos que promovem a distribuição radial das fases e o de aprimorar o conhecimento sobre as forças interfaciais. As Equações Constitutivas usadas para obter o fechamento do modelo representam as forças interfaciais de arrasto, massa virtual, pressão interfacial, sustentação lateral e a força de parede. Uma extensão do modelo de turbulência k-'épsilon¿. para escoamentos bifásicos, que considera a turbulência induzida pela passagem das bolhas, é implementada para expressar os efeitos da turbulência da fase líquida. As equações diferenciais médio-temporais que formam o modelo de dois fluidos são numericamente resolvidas pelo método de volumes finitos usando o programa computacional comercial PHOENICS 'MARCA REGISTRADA¿. Um grande número de medições locais próprias são empregadas, tanto no tubo como nos bocais convergentes, para ajustar e validar o modelo. A análise e a comparação entre os resultados numéricos e os experimentais trazem informações originais sobre a natureza dos escoamentos e sobre os aspectos da modelagem. Os principais dados experimentais são medidos com uma sonda elétrica dupla. É desenvolvido um novo método estatístico que interpreta os dados localmente adquiridos pela sonda, fornecendo a freqüência de bolhas, a distribuição de velocidades reais e a distribuição de diâmetros reais das bolhas. Outras grandezas médias, locais e superficiais, são obtidas a partir dessas grandezas básicas / Abstract: This work is aimed to the experimental and numerical study of two-phase flows. The Two-Fluid Model is the basic modelihg tool used to simulate the axi-symmetric flow of air-water bubbly mixtures in a round pipe and convergent nozzles. The main objectives are to investigate the mecanisms that promote the lateral distribution of the phases and improve the knowledge on the forces that settle their relative movement. The constitutive equations used to represent the interfacial forces and get the closure of the model are the drag force, the virtual mass force, the interfacial pressure force, the lift force and the wall force. An extension of the k- 'épsilon¿. turbulence model, which accounted for the bubble-induced turbulence, is also implemented to express the intensification of the turbulence in the liquid phase. Hence, the conservation and constitutive equations that form the Two-Fluid Model are implemented and solved by the finite-volume method using the commercial computational package PHOENICS 'MARCA REGISTRADA¿ An extensive number of local measurements were taken, in both the round pipe and convergent nozzles, to adjust and validate the model. The analysis of the data and comparisions with the numerical results give rise to original information on the nature of the bubbly flow and aspects of the Two-Fluid Model. To measure the local variables in air-water bubbly flows, a doublesensor electrical intrusive probe was used. To extend the application of this technique to the measurement of local interfacial properties in bubbly flows and to take into account the multidimensional nature of these flows, a new statistical method of measurement, including the data acquisition and processing, is developed. The method disclosed local interfacial properties, namely the void fraction, the bubble frequency, the bubble velocity, the bubble size and the interfacial area density. Mean variables are also calculated after the integration of these local properties / Doutorado / Doutor em Engenharia de Petróleo

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

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

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