SILVA FILHO, P. A. Sistemas de escoamento superficial como alternativa de pós-tratamento de esgotos tendo a palma forrageira (Opuntia fícus indica L. Mill) como vegetação suporte. 2014. 224 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-04-07T16:54:25Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_pasilvafilho.pdf: 17717199 bytes, checksum: 8df489aa7825a1867f8f224459a686ff (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-04-16T12:14:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_pasilvafilho.pdf: 17717199 bytes, checksum: 8df489aa7825a1867f8f224459a686ff (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-16T12:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_pasilvafilho.pdf: 17717199 bytes, checksum: 8df489aa7825a1867f8f224459a686ff (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / The research aimed to evaluate the performance of sewage treatment plants septic-type anaerobic filters located in the state of Rio Grande do Norte and its study of post-treatment technique runoff aimed at removing nutrients (N and P) and pathogens, tailoring the physico-chemical and microbiological standards required for the reuse and considering legislation to launch in the receptor fluid, evaluating such studies in the temporal / spatial having spineless cactus (Opuntia ficus-indica (L.) Mill) as plant species grown on the slopes of runoff. For this work we used the cactus pear (Opuntia ficus indica L.Mill) because it has great adaptation to drought and strong native to northeastern Brazil, as well as the uniqueness in the cultivation of aquatic vegetation using domestic sewage. The survey was conducted in Santa Maria, located in Wastewater Treatment Plant of in Santa Maria, Rio Grande do Norte. Ramps were built three runoff with different slopes, 2%, 4% and 8% with 30 meters long and 10 meters further on ramp 8% incline. The liquid was applied to the ramps sewage in nature, with primary treatment and secondary treatment, from septic tanks and anaerobic filters. Application rates of sewage tested were 0.20 m³ / hm, 0.30 m³ / hm and 0.4 m³ / hm. We evaluated the ability of the system to remove nutrients, nitrogen and phosphorus as well as organic matter. With the realization of quantitative analysis was possible to determine which slope allowed greater removal and which operating flow. Of the three steps, the rate of 0.40 m³ / hm and inclination of 8% showed the best efficiency, being 93.55% and the concentration of 25.67 mg / L for BOD, 56.10% and concentration of 17.65 mg / L for N-total, 25.94% and the concentration of 5.98 mg / L for P -total, 4 logs and 1.89 x103 NMP/100mL concentration of coliforms and 22.20% to 534.29 final concentration μS / cm electrical conductivity. The influent wastewater to the WTP parameters of BOD, N-total, P-total coliforms Thermotolerant and Electrical Conductivity for the 3rd stage were 398.12 mg / L, 40.22 mg / L, 8.08 mg / L; 2.81 x107NMP / 100mL and 686.75 mS / cm respectively. A septic tank and anaerobic filter, and the post-treatment system had values within the range mentioned in the literature were 34.68% and the final concentration of 260.02 mg / L, 78.61% and the final concentration of 85.14 mg / L to 93.55% and the final concentration of 25.67 mg / L respectively, for the best rate of application was 0.40 m³ / um and a gradient of 8%. In all aspects examined, the system has improved the quality of the final effluent, showing up as an alternative, with simple, inexpensive technique compatible with the economic reality of the Brazilian Northeast, although the rate of 0.20 m³ / hm and 0.30 m³ / hm showed a slightly lower efficiency of 0.40 m³ / um, they can not be discarded, since the values found are partially within the ranges quoted in the literature. / A pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho de ETEs do tipo fossas sépticas-filtros anaeróbios localizados no Estado do Rio Grande do Norte, tendo como estudo de pós-tratamentos a técnica de escoamento superficial com vistas à remoção de nutrientes (N e P) e patógenos, buscando-se adequar as características físico-químicas e microbiológicas aos padrões exigidos para o reuso e atender a legislações para lançamento em corpo receptor hídrico. Tais estudos foram avaliados nas escalas temporal/sazonal, tendo a palma forrageira (Opuntia fícus-indica (L.) Mill) como espécie vegetal cultivada nas rampas de escoamento superficial. Para este trabalho, foi utilizada a referida espécie de palma, por ser esta de fácil adaptação às fortes estiagens e ser nativa no Nordeste Brasileiro, e também pelo ineditismo no cultivo dessa vegetação com o uso de esgotos domésticos. A pesquisa foi realizada na ETE Santa Maria, localizada no município de Santa Maria, Rio Grande do Norte. Foram construídas três rampas de escoamento superficial com inclinações diferentes, 2%, 4% e 8% com 30 metros de comprimento e 10 metros adicionais na rampa de 8% de inclinação. O líquido aplicado nas rampas era esgoto sanitário in natura, com tratamento primário e com tratamento secundário, proveniente de fossas sépticas e filtros anaeróbios. As taxas de aplicação de esgoto testadas foram 0,20m³/h.m, 0,30m³/h.m e 0,4m³/h.m. Avaliou-se a capacidade do sistema em remover nutrientes, nitrogênio e fósforo, bem como matéria orgânica. Com a realização de análises quantitativas, foi possível determinar qual inclinação permitia maior remoção e em qual vazão de operação. Das três etapas, a taxa de 0,40m³/h.m e inclinação de 8% foi a que apresentou melhores eficiências, sendo 93,55% e concentração de 25,67mg/L para DBO; 56,10% e concentração de 17,65mg/L para N-Total; 25,94% e concentração de 5,98mg/L para P-total; 4 logs e concentração de 1,89x103NMP/100mL de coliformes termotolerantes e 22,20% e concentração final de 534,29μS/cm de condutividade elétrica. O esgoto afluente à ETE para os parâmetros de DBO, N-Total, P-total, Coliformes Termotolerantes e Condutividade elétrica para a 3ª etapa foram 398,12mg/L; 40,22mg/L; 8,08mg/L; 2,81x107NMP/100mL e 686,75μS/cm, respectivamente. A fossa séptica e o filtro anaeróbio, bem como o sistema de pós-tratamento, apresentaram valores de DBO dentro da faixa citada pela literatura, a saber: 34,68% e concentração final de 260,02mg/L; 78,61% e concentração final de 85,14mg/L e 93,55% e concentração final de 25,67mg/L para a 1ª, 2ª e 3ª etapas, respectivamente. A melhor taxa de aplicação foi a de 0,40m³/h.m e declividade de 8%. Em todos os aspectos analisados, o sistema melhorou a qualidade final do efluente, mostrando-se como alternativa, com técnica simples e barata compatível com a realidade econômica do nordeste brasileiro. Embora as taxas de 0,20m³/h.m e 0,30m³/h.m tenham apresentado uma eficiência um pouco abaixo da 0,40m³/h.m, estas não podiam ser descartadas, uma vez que os valores encontrados encontravam-se parcialmente dentro das faixas citadas pela literatura. Quanto aos parâmetros de morfometria, a palma forrageira teve crescimento dentro dos limites encontrados pela literatura técnica, para o comprimento, número de cladódios, largura, espessura, IAC e altura do cladódio, sendo as taxas de aplicação de efluentes de 0,40m³/h.m e declividade de 2% as que mostraram melhores resultados.

Na erosão em entressulcos o solo é desagregado pela chuva e transportado pelo escoar de uma delgada lâmina de água, que, em seguida, na erosão em sulcos, se concentra em pequenos canais, com maior capacidade de desagregação de solo pela tensão cisalhante que se desenvolve. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar, na erosão em entressulcos, as condições hidráulicas, relações de desagregação e transporte do solo em condições de solo descoberto, bem como as condições hidráulicas e as taxas de desagregação com o solo coberto por palha de soja e, na erosão em sulcos, avaliar a erodibilidade do solo e as condições hidráulicas do escoamento em sulcos pré-formados em solo recém trabalhado e em solo com um ano de consolidação natural. Utilizou-se no estudo um Argissolo Vermelho distrófico típico. Em laboratório conduziram-se dois experimentos de erosão em entressulcos sob chuva simulada de uma hora e intensidade planejada de 75 mm h-1, sendo um dos experimentos com o solo descoberto e declives de 0,045; 0,09 e 0,18 m m-1, com solo saturado e sob drenagem livre e o outro com o solo sob as doses de 0; 0,05 ; 0,1; 0,2 ; 0,4 e 0,8 kg m-2 de palha de soja e declive de 0,10 m m-1. Um terceiro experimento de erosão em entressulcos foi realizado a campo com solo descoberto, declive de 0,0915 m m-1, com uma hora de chuva com intensidade de 75 mm h-1. No estudo da erosão em sulcos, dois experimentos foram conduzidos a campo em declive médio de 0,067 m m-1, pela aplicação de chuvas com intensidade de 70 mm h-1 durante 80 minutos. Nos últimos 20 minutos de chuva adicionaram-se fluxos extras de 0, 10, 20, 30, 40 e 50 L min-1 nos sulcos em solo recém preparado e de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 L min-1, nos sulcos em solo consolidado. Determinaram-se valores de erodibilidade em entressulcos de Ki= 2,55x106 kg s m-4, de erodibilidade em sulcos de Kr= 0,0024 kg N-1 s-1 e tensão crítica de cisalhamento de Tc= 2,75 Pa. A presença de resíduos vegetais na superfície provocou um aumento da rugosidade hidráulica em entressulcos, com a conseqüente diminuição das taxas de desagregação do solo. O transporte de sedimentos em entressulcos foi melhor descrito por relações que contemplam a tensão cisalhante. O regime de escoamento nos sulcos passou de turbulento subcrítico em solo recém preparado, para turbulento supercrítico em solo consolidado, devido a diminuição da rugosidade superficial. Houve aumento da resistência e redução das taxas de desagregação do solo durante o período de consolidação. / Soil particles are detached by raindrop impacts in the interrill soil erosion process and transported by a thin layer of flowing water, which afterwards may concentrate in smail channels, thus increasing detachment capacity due to the shear stress of the flow acting on the channel walls. This study was conducted with the objective of evaluating hydraulics conditions, detachment and transport rates under bare soil conditions as well as under soul covered by soybean residues in the interrill erosion process and also to study the rill erosion process under conditions of fresh-tilled and consolidated soil. A sandy clay loam Paleudult soil was used. Three experiments were conducted for interrill soil erosion, two in laboratory applying one hour rainfall with intensity of 75 mm h-1 and one under field conditions, applying one-hour rainfall with intensity of 75 mm h-1. One laboratory experiment evaluated interrill erosion under saturated soil and with a free drainage after applying a water tension of 60 cm of water column, both with three slope conditions: 0,045; 0,090 and 0,180 m m-1. In a second laboratory study, interrill soil erosion was evaluated with soil covered by soybean residues with leveis of 0,00; 0,05; 0,10; 0,20; 0,40 and 0,80 kgm-', under slope of 0.1 m m-1. A third interrill experiment was conducted in the field with bare soil and slope of 0.0915 m m-1 under one hour 75 mm h-1 simulated rainfall. In the NI erosion studies, two field experiments were conducted, on a average slope of 0.067 m m-1 and using 80 minutes of simulated rainfall of 70 mm h-1. In the last 20 minutes of rainfall extra inflows were added at rates of 0, 10, 20, 30, 40 and 50 L min-1 in preformated rills on fresh tilled soil and 0, 20, 40, 60, 80 and 100 L min-1 in rills with one year of soil consolidation. Interrill soil erodibility of Ki= 2.55 x 106 kg s m-4, rill soil erodibility of Kr= 0.0024 kg N-1 s-1 and criticai shear stress of Tc= 2,75 Pa were determined for the used soil. The soybean residues on soil surface increased the hydraulic surface roughness and thus reducing the interrill soil detachment rates. The interrill sediment transport was more closely explained by relations that includes a factor for excess shear stress of the flow. In the rills the soil consolidation process changed flow conditions from subcritical turbulent on fresh tilled soil to supercritical turbulent flow on consolidated soil. The soil consolidation increased the soil strength and reduced the rill erosion detachment rates.

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-12-04T21:10:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2015-12-30T12:45:36Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-30T12:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) PERDA DE EFICIÊNCIA EM REDUÇÃO DE ATRITO EM ESCOAMENTOS COM ALTOS NÚMEROS DE REYNOLDS EM TUBOS COM PRESSÃO DE ENTRADA FIXA..pdf: 3772358 bytes, checksum: 3d3db88c142eb6383a30ef780f3e24fd (MD5) Previous issue date: 2015 / A adição de pequenas partes por milhão de polímero de alta massa molecular em escoamentos turbulentos produz uma significante diminuição do fator de atrito. Este fenômeno conhecido como redução de arrasto () tem-se tornado de bastante interesse para a comunidade cientística e industrial devido às grandes vantagens nas diversas áreas da engenharia. Porém, a eficiência da redução de arrasto não é constante, devido à interação do aditivo com os vórtices turbulentos que causam a quebra da estrutura molecular da cadeia polimérica. Estudos têm reportado que essa degradação depende de fatores como: o número de Reynolds, a temperatura, o tipo de aditivo e a concentração e a massa molecular do mesmo. O fenômeno ainda não é completamente compreendido e muitos aspectos do problema carecem de investigação. Questões importantes são relacionadas ao desenvolvimento das estruturas turbulentas após a injeção do aditivo e a quebra ou a formação de agregados das moléculas do polímero. Investiga-se no presente trabalho a eficiência da redução de arrasto em soluções aquosas diluídas para três diferentes polímeros: Óxido de Polietileno (PEO), Poliacrilamida (PAM) e Goma Xantana (XG). Os dois primeiros são conhecidos como polímeros flexíveis, enquanto o último é considerado rígido. Uma bancada composta de tubulações com configuração em serie é utilizada para a realização dos experimentos, na qual o material da seção principal do teste é aço inoxidável com tratamento de brunimento. Os efeitos de produzidos pela variação da concentração e da massa molecular são analisados. Os principais resultados são apresentados em função da redução de arrasto absoluta. Também é exposto e quantificado o aumento da vazão e a diminuição na queda de pressão na tubulação, apesar de que os testes foram feitos à pressão constante na bancada. Visando-se observar a degradação, os resultados de absoluto são reorganizados e apresentados em termos do coeficiente de redução de arraste relativo, ′. Posteriormente, estes mesmos dados de ′ são ajustados mediante uma função de decaimento que é baseada na equação proposta por Pereira e Soares (2012) para um dispositivo cilíndrico rotatório. Finalmente, se mostram resultados promissores que são obtidos com a mistura dos polímeros em estudo. / The addition of small parts per million of high molecular weight polymer in turbulent flow produces a significant decrease in the friction factor. This phenomenon known as drag reduction () has become of great interest for the industrial and scientist community because of the great advantages in several engineering areas. However, the drag reduction efficiency is not constant, due to interaction between the additive with turbulent eddies that causes the breakdown of the molecular structure of the polymer chain. Researches have reported that this degradation depends on factors as: Reynolds number, temperature, additive type, its concentration and molecular weight. The phenomenon is not completely understood and many aspects of the problem remain unclear. Important issues are related to the development of turbulent structures after the additive injection and the breaking or aggregation in the polymer molecules. In the present work is investigated the drag reduction efficiency in dilute aqueous solutions for three different polymers: Poly(ethylene oxide) (PEO), Polyacrylamide (PAM) and Xanthan Gum (XG). The first two are known as flexible molecules while the last one is considered rigid. An experimental apparatus made up of pipes disposed in series configuration is used for the realization of the experiments, in which the material of the main section of the test is of stainless steel with polished treatment. The drag reduction effects produced by the variation of the concentration and the molecular weight are analyzed. The main results are displayed in terms of absolute drag reduction. Besides that, is shown and quantified the flow rate increase and the decrease of the pressure drop in the pipe, despite of tests being conducted at a fixed inlet pressure in the apparatus. Aiming to observe the degradation, the absolute drag reduction results are reorganized and displayed in terms of a relative drag reduction, ′. Posteriorly, these same ′ data are adjusted by means of a decaying function that is based on the equation proposed by Pereira and Soares (2012) for a rotating cylindrical device. Finally, there are shown some promising results that are obtained by mixing the polymers studied in this work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335980.pdf: 14630918 bytes, checksum: eaa7323a79f25194e74123646dce07e0 (MD5) Previous issue date: 2015 / O tratamento de energia térmica de gases, realizado por meio de recuperadores de calor em chaminés, fornos ou equipamentos aquecidos, tem se tornado uma alternativa importante na redução do consumo de combustíveis nas indústrias. A modelagem numérica com fluidodinâmica computacional (CFD), realizada através do software COMSOL Multiphysics® que utiliza elementos finitos na discretização do domínio, é utilizada para predizer o perfil de velocidades e temperaturas no misturador. O escoamento compressível no misturador é governado pela equação da continuidade, de Navier Stokes da quantidade de movimento e da equação da conservação da energia. Neste trabalho os escoamentos turbulentos são preditos pelos modelos de turbulência k-e, já o escoamento não isotérmico em meio poroso, através das equações de Brinkman. Desenvolveu-se um protótipo misturador de gases com características modulares e flexíveis, composto por um cilindro com uma injeção de ar quente em uma das extremidades e uma injeção lateral de ar a temperatura ambiente, formando um ângulo de 90º, a saída está disposta no lado oposto. Nos procedimentos experimentais observa-se variação de parâmetros de velocidade de injeção de ar a temperatura ambiente e ar aquecido, de 0,5 = u = 2,5 m/s, em três diferentes temperaturas. Um longo transiente de temperatura com 55 min de duração e sucessivas perturbações na vazão é imposto no estabelecimento da corrente quente. Perturbações laminares do tipo segregado, vórtex e de imersão são percebidas nos modelos laminares. O incremento na velocidades de injeção dos fluidos desenvolvem uma proporcional melhora no contato entre as camadas os fluidos. Regiões isotérmicas estendidas, desenvolvidas por camadas laminares de fluido, são formadas em baixas velocidades de injeção. A reprodução dos dados experimentais pelo modelo tem desvios menores que 10 °C em módulo para velocidades de fluido frio maiores que 1,0 m/s. A qualidade da mistura, avaliada pelo estudo das curvas de isovalores de temperaturas na saída do modelo, mostra-se proporcional ao aumento das velocidades de injeção. A introdução de um meio fibroso, composto por fibra de vidro na câmara de mistura, apresenta-se como alternativa significante para a melhoria da eficiência de mistura e incremento da inercia térmica em regimes de baixas velocidades de injeção. / Abstract : Thermal energy handling performed by heat exchangers on chimneys, kilns or heated machinery have become an important alternative at the reduction of fuel at industries. The numeric modelling with computational fluid dynamics (CFD) performed by the software COMSOL Multiphysics®, which uses finite elements at the domain's discretization, is used to predict the velocities and temperatures' profile at the mixer. The compressible flow at the mixer is governed by the continuity, Navier Stokes' momentum and energy conservation's equations. At this work, turbulent flows are predicted by the turbulence models k-e, unlike the porous media non-isothermal flow, which is predicted by Brinkman's equations. A modular and flexible gas mixer prototype was developed, which is composed by a cylinder with hot air injection on one extremity and a lateral injection of ambient air, forming a 90-degree angle, the exit was put at the opposite side. On the experimental procedures were observed of inlet air velocity at ambient temperature and heated air, from 0.5 = u = 2.5 m/s, at three different temperatures. A long transient of temperature 55 minutes long and successive perturbations at the flow is imposed at the hot air establishment. Laminar disturbances from the segregated, vortex and immersion types are observed in the laminar models. The flows inlet velocities' increasing develop a proportional improvement at the contact between the fluids' layers. Extended isothermal regions developed by fluid's laminar layers are formed at low speed of injection. The experimental data's reproduction by the model has deviations less than10 °C in module for cold air's velocities higher than 1.0 m/s. The mixing quality, evaluated by the isovalue curves' study of temperatures at the model's outlet, shows itself proportional to the injection velocities' rise. The admission of fibrous media, consisting on glass fiber at the mixing chamber, presents itself as significant alternative to the improvement of mixing efficiency and increase of thermal inertia for low speed of injection.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-12-29T03:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336507.pdf: 5592864 bytes, checksum: dcd0d91861e140f4ca4a6b1825001ac9 (MD5) Previous issue date: 2014 / A demanda por sistemas de refrigeração compactos tem se tornado cada vez mais incisiva e com isso aumenta o número de componentes especiais para este tipo de aplicação, chamada de meso-sistema de refrigeração. Tanto para aumentar a eficiência dos sistemas em miniatura quanto para atender a demanda por sistema de capacidade variável o dispositivo de expansão aplicado a este tipo de sistema deve ser muito bem dimensionado e selecionado. O Objetivo deste trabalho é estudar a expansão de HFC-134a através de diferentes tipos de dispositivos de expansão, o capilar convencional e o capilar pulsante, buscando entender os fenômenos físicos por trás de tal aplicação e fornecer modelos matemáticos que possam atender a esta demanda e auxiliar no dimensionamento de meso-sistemas. Para tanto um aparato experimental foi projetado e construido com a finalidade de reproduzir um meso-sistema de refrigeração operando em diferentes condições de operação e onde as principais variávels de interesse são monitoradas para posterior análise. Tal análise experimental é feita através do projeto fatorial dos experimentos. A primeira parte do trabalho contempla a aplicação de capilares de diâmetro reduzido para atender as especificações de operação. Fica clara a relevância do diâmetro interno em relação a vazão mássica. Os modelos trabalhados prevêem em média as vazões mássicas com mais de 90 % dos dados entre ± 10% e RMS de 6%. Ainda nesta etapa são realizados testes com ingestão de vapor pelo capilar, ilustrando quão sensível é o sistema a tal condição. Na segunda parte do trabalho o estudo é focado em capilares pulsantes, onde uma associação de válvula PWM, uma câmara intermediária e um capilar formam o conjunto de expansão pulsante. Os resultados experimentais mostram que o fator mais relevante para tal aplicação é a fração de abertura da válvula e que variando este parâmetro e dimensionando adequadamente o diâmetro e comprimento do capilar associado é possível ter uma ampla faixa de controle de capacidade. Os modelos propostos nesse caso tem maior dificuldade para capturar a física do escoamento e por isso apresentam dispersão da ordem de ± 30% para a vazão e superestimam as pressões no interior da câmara intermediária.<br> / Abstract : The demand for compact refrigeration systems has become increasingly more effective and thus increases the number of special components for this type of application, called meso- cooling system. Both to increase the efficiency of miniature systems as to meet the demand for the variable system capacity expansion device applied to this type of system should be carefully sized and selected. The goal of this work is to study the expansion of HFC - 134a through different types of expansion devices , a conventional capillary tube and a pulsating capillary tube , seeking to understand the physical phenomena behind such application and provide mathematical models that can help on the project of meso- scale systems . For such an experimental apparatus was designed and constructed for the purpose of playing a meso - cooling system operating at different operating conditions and where the main variables of interest are monitored for further analysis. Such experimental analysis is done using factorial design of experiments The first part of the work describes the application of small diameter capillaries tubes to meet the specifications of operation. It is clear the relevance of the internal diameter than the mass flow . The models predict mass flow rate of more than 90 % of the data between ±10% and ± 6% RMS. This stage intake tests with steam are performed by capillary illustrating how sensitive is the system to such a condition . In the second part of the study is focused on pulsating capillaries , where a combination of PWM valve, an intermediate chamber and a capillary form the set of pulsed expansion. Experimental results show that the most relevant factor for this application is the fraction of valve opening and that varying this parameter and properly sizing the diameter and length of the associated capillary is possible to have a wide range of capacity control . The proposed models have greater difficulty to capture the flow physics and therefore present dispersion of ± 30 % for flow and overestimate the pressures inside the intermediate chamber.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico. Inclui apendice / Made available in DSpace on 2016-01-08T14:05:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 91282.pdf: 1657178 bytes, checksum: e4ec8e9c977b1cbf333f86586e46bbf1 (MD5) Previous issue date: 1981 / As grandezas do escoamento laminar incompressível, não-newtoniano, dentro da camada limite são obtidas através da utilização de duas equações fundamentais: conservação da massa e conservação do movimento. Foi analizado o problema da placa plana e o de uma fonte de escoamento plana. Para o caso de superfícies curvas dá-se um tratamento geral e particulariza-se o problema para o do cilindro circular reto. Para o último caso são impostas as condições de sucção e deslize na interface do escoamento. É utilizado como fluido não-newtoniano, aquele que pode ser descrito pelo modelo da lei de potência; e foram determinadas grandezas importantes da camada limite para diversos índices de comportamento do escoamento, podendo ter-se uma idéia aproximada de como o escoamento é influenciado nela natureza reológica do fluído. Com as simplificações próprias da camada limite e substituindo-se a equação do modelo, obteve-se um sistema de duas equações diferenciais parciais, vinculadas a um sistema de coordenadas, adequado para cada problema em estudo. A equação do movimento torna-se altamente não linear, o que dificulta uma solução analítica; sendo assim, contorna-se o problema linearizando-se o modelo numérico associado. O método de diferença finita utilizado e um metodo implicito, obtendo-se uma matriz de característica tridiagonal o que vem a facilitar a solução numérica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T16:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 81185.pdf: 2346116 bytes, checksum: 5a03735b7707061d9b0c603e7a13bb1a (MD5) Previous issue date: 1990 / O presente trabalho apresenta uma metodologia para a solução de escoamentos bi-dimensionais sobre corpos de geometrias arbitrárias, em coordenadas generalizadas usando variáveis co-localizadas. O uso de variáveis co-localizadas não tem recebido a adequada atenção dos analistas numéricos que usam volumes finitos devido as dificuldades inerentes ao acoplamento pressão-velocidades presente nas equações de Navier-Stokes. Se por um lado o uso de variáveis desencontradas introduz o adequado acoplamento entre a pressão e a velocidade para escoamentos incompressíveis, introduz também a necessidade de diferentes volumes de controle para as variáveis dependentes. Para situações tridimensionais, empregando-se coordenadas generalizadas, isto acarreta o armazenamento de um grande número de informações geometricas para cada volume de controle, o que torna inviável o uso de variáveis desencontradas. Associada ao maior armazenamento está a necessidade de um número maior de operações algébricas, como por exemplo, no cálculo dos fluxos mássicos nas interfaces do volume de controle, ocasionando um maior tempo de computação. Neste trabalho é desenvolvido um modelo numérico empregando variáveis co-localizadas que apresenta excelente desempenho quando comparado com o modelo que emprega variáveis desencontradas. O modelo emprega uma linearização do tipo Newton-Raphson para o fluxo de massa, o que permite resolver problemas para escoamentos de alta e baixa velocidades. Para a validação do modelo são analisados problemas bi-dimensionais em coordenadas cartesianas e generalizadas. Em coordenadas cartesianas são analisados os problemas do escoamento a baixa velocidade na região de entrada de um duto constituído de placas paralelas e o problema do escoamento supersônico sobre um anteparo plano, enquanto que em coordenadas generalizadas são analisados os problemas de escoamento sobre o perfil NACA 0012, sobre a parte frontal do VLS, sobre um cone, sobre uma cunha e sobre a região do VLS onde se encontram os boosters, admitindo uma situação bi-dimensional.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:03:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 84476.pdf: 1991653 bytes, checksum: 34c9551dae45abb6fb9a80130fdc7ef0 (MD5) Previous issue date: 1991 / Uma formulação segregada para a solução numérica de problemas envolvendo o escoamento de fluídos em qualquer regime de velocidade é implementada em coordenadas generalizadas. A flexibilidade do modelo numérico é assegurada pela forma de linearização da equação de conservação da massa em que tanto as velocidades como as densidades são mantidas ativas. Diversos aspectos do processo de solução são analisados incluindo o arranjo de volumes de controle. Resultados para uma série de escoamentos sobre configurações de veículos lançadores são comparados com os obtidos por outras metodologias numéricas e com resultados experimentais. Algumas características dos métodos de solução simultânea como a forma delta e o processo de fatoração aproximada são analisadas e aplicadas aos métodos de solução segregada. Fica demonstrado que as diferenças observadas entre os resultados obtidos através da metodologia proposta no presente trabalho e os obtidos através de um esquema de solução simultânea se devem a forma como dissipação artificial é introduzida.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 83626.pdf: 2127045 bytes, checksum: e43247dd93d1d62b5c6efdc0696deabf (MD5) Previous issue date: 1991 / O presente trabalho foi realizado para simular escoamentos cujos efeitos de turbulência e de dissipação viscosa são muito atuantes, particularmente nos escoamentos supersônicos sobre superfícies tais como as das aeronaves. Nos escoamentos supersônicos, a simulação numérica usando as equações de Euler tem obtido bons resultados quanto ao coeficiente de pressão, mas, essas soluções não fornecem os coeficientes de atrito sobre as superfícies nem os efeitos da dissipação viscosa, os quais são importantes para a engenharia. Por exemplo, conhecendo os coeficientes de pressão e de atrito, podemos obter as tensões atuantes nas superfícies consideradas, os quais podem ser utilizados para cálculos estruturais em veículos, previsão de suporte em tubulaçoes, cálculo de arrasto em veículos, determinação de energias perdidas, etc. E conhecendo os efeitos da dissipação viscosa, podemos obter a distribuição da temperatura superficial, com isso, estimar a isolação necessária para proteger as partes internas a superfície sensíveis ao calor e escolher o material à confecção da superfície. Portanto, com o objetivo principal de obter essas duas variáveis, coeficiente de atrito e efeito da dissipação viscosa, para os escoamentos exteriores a superfícies, foi proposto o presente trabalho, no qual foram utilizadas as equações de Navier-Stokes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T19:02:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 96197.pdf: 4882053 bytes, checksum: 12060f8b1f5d1fc58caaa64b03a5876a (MD5) Previous issue date: 1994 / Análise da estabilidade hidrodinâmica de escoamentos radiais na região de transição entre o escoamento laminar e o turbulento. Visa o entendimento de mecanismos de transferência de calor e bifurcação entre padrões de escoamentos estáveis e instáveis. Adota-se a teoria linear da estabilidade hidrodinâmica e avalia-se a evolução temporal de perturbações no campo de velocidades. O método dos volumes finitos foi utilizado para a resolução das equações que regem os escoamentos envolvidos, bem como para as equações da estabilidade hidrodinâmica. Diversas formas de discretização numérica dos termos convectivos foram implementadas. Captou-se padrões transientes de escoamentos radiais, caracterizando bifurcação de Hopp. Detectou-se, pela primeira vez, padrões atípicos de transferência de calor que haviam sido verificados experimentalmente.