Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327165.pdf: 2503225 bytes, checksum: 9523c1fde676612a8b20a6bcea976eb9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho mostra a influência da porosidade do suporte poroso no fluxo de oxigênio de membranas suportadas de composição Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3-? (BSCF) utilizadas para separação de oxigênio do ar. Por meio de um modelamento, é mostrada uma prova do efeito de poros não-conectados e relações importantes para os fluxos de oxigênio. Assim, existe uma hipótese e uma forte prova da hipótese. Para essa pesquisa foram produzidas e caracterizadas membranas densas, suportes porosos e membranas suportadas do sistema BSCF de estrutura perovskita. As membranas densas, bem como os suportes porosos, foram produzidos por prensagem uniaxial e co-sinterização. Os suportes porosos foram produzidos utilizando dois diferentes agentes formadores de poros: copolímero em bloco de polioxietileno-polioxipropileno e carbono ativado. Camadas porosas de ativação utilizando carbono ativado como formador de poros também foram produzidas e depositadas sobre as membranas BSCF. Foi encontrado que o copolímero gera uma porosidade não interconectada, prejudicando o desempenho das membranas mais finas depositadas sobre o suporte. A limitação exercida pelo suporte reduziu o fluxo de oxigênio em torno de 30%, o que coincidiu com a redução na condutividade elétrica entre a membrana densa e o suporte (33%) e com o valor da porosidade (35%). Um modelo matemático foi proposto para explicar o transporte de oxigênio por meio do suporte de porosidade não conectada, o qual coincidiu com os resultados experimentais, relacionando a dependência do fluxo com a geometria dos poros, a espessura do suporte e a temperatura. Foi também observado que o carbono ativado gera uma porosidade interconectada, mas não homogênea em toda sua estrutura. As camadas de ativação auxiliaram no aumento significativo do fluxo de oxigênio e, por fim, foi observado que o novo suporte ainda exerceu uma influência negativa no fluxo total de oxigênio, no entanto, de 17% contra aproximadamente 30% em relação ao suporte poroso produzido anteriormente. As membranas densas, os suportes porosos e as membranas suportadas foram também avaliadas sob ensaios de microdureza. Foi observada a forte influência da porosidade nos resultados. Positivamente, foi observado que o ensaio não danificou as membranas assimétricas, mostrando a boa integridade das mesmas, as quais apresentaram valores similares de microdureza àqueles observados nas membranas densas.<br> / Abstract : This work shows the porosity influence of the porous support in the oxygen flux of supported Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-? (BSCF) membranes composition for oxygen separation from air. Considering a modeling, it is shown a proof of the effect of non-connected pores and important relations to oxygen fluxes. Hence, there is a hypothesis and a strong proof of the hypothesis. For this research, dense membranes, porous supports and supported membranes of BSCF system and perovskite structure were produced and characterized. Dense membranes as well as porous supports were produced by dry pressing and co-firing. The porous substrates were fabricated using two different pore forming agents polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymer and activated carbon. Porous activation layers using activated carbon as pore former were also produced and coated on BSCF membranes. It was found that the copolymer generates a non-interconnected porosity, which impairs the performance of the thinner membranes on porous substrates in relation to the oxygen flux. The limitation exerted by the porous support reduced the oxygen flux by 30 %, which matched well with the reduction in electrical conductivity between the dense membrane and support (33 %) and the porosity (35 %). A mathematical model was proposed to explain the transport of oxygen through the non-connected pores, which matched well with the experimental results, by relating the dependence of the overall oxygen flux with the geometry of the pores, the support thickness and the temperature. It was also observed that the activated carbon creates an interconnected porosity, although not homogeneous throughout its structure. The activation layers assisted in a significant increase of oxygen flux and finally, it was also observed that the new support still exerted a negative influence on the oxygen flux, however, 17 %, against approximately 30% compared to the previously produced porous support. Dense membranes, porous substrates and supported membranes were also evaluated under micro hardness tests. It was observed the strong influence of the porosity in the results. Positively, it was observed that the test did not compromise the integrity of the asymmetric membranes, showing good integrity of those, which have presented similar micro hardness values to those observed for the dense membranes.

SIQUEIRA, R. M. Combustão de filtração aplicada ao biogás com elevada concentração de Sulfeto de Hidrogênio. 2015. 86 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-10-01T17:55:15Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmsiqueira.pdf: 3942445 bytes, checksum: cc21bf199c6e9ed8293a54e4a32f7534 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-10-09T16:17:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmsiqueira.pdf: 3942445 bytes, checksum: cc21bf199c6e9ed8293a54e4a32f7534 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-09T16:17:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_rmsiqueira.pdf: 3942445 bytes, checksum: cc21bf199c6e9ed8293a54e4a32f7534 (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / Using Natural Gas or Biogas in natura, containing high hydrogen (H2S) sulfide concentrations, to apply in conventional combustion processes, can cause several damages to equipment. This is due to the fact that it is a very corrosive gas that can form a sulfur acid reaction with water from combustion. In addition, using these fuels without pretreatment can cause instability on reaction, even under flame risk deletion, which implies in efficiency and oxide carbon (CO) and nitrogen oxide (NOx) emission levels. Therefore, this study refers to the experimental method of non-conventional combustion process application, the porous media combustion, also known as filtration combustion, to deal with these special fuels, impossible to use in known thermal systems. A burner all filled with alumina spheres (Al2O3) was the equipment used for these experiments. This inert porous media fills even the heat exchangers located on the ends of the burner. The equivalent ratio, flow velocity and gas composition influence in the process, are experimental analyzed. Preliminary results have suggested that when using an ultra-lean air-fuel mixture, the reaction can remain steady with a good H2S conversion and low CO and NOx emissions. / O uso do gás natural ou biogás in natura, contendo elevadas concentrações de sulfeto de hidrogênio (H2S), para aplicação em processos de combustão convencionais, pode acarretar em diversos danos aos equipamentos, devido esse gás ser bastante corrosivo e, também, por formar ácido sulfúrico ao reagir com a água resultante da combustão. Além do que, a utilização dos citados combustíveis sem um tratamento prévio pode ocasionar instabilidade da reação, inclusive sob risco de apagamento da chama, o que implica na eficiência e nos níveis de emissão de monóxido de carbono (CO) e óxido de nitrogênio (NOx). Portanto, o presente trabalho refere-se ao estudo experimental da aplicação de um processo de combustão não-convencional, a combustão em meios porosos, também conhecida como combustão de filtração (CF), para lidar com esses combustíveis especiais, impossível para os sistemas térmicos conhecidos. O equipamento utilizado nos experimentos é um queimador, preenchido totalmente por esferas de alumina (Al2O3), em que esse meio poroso inerte envolve inclusive os trocadores de calor localizados nas extremidades do queimador. A influência da razão de equivalência, velocidade de escoamento e composição do gás sob o processo é analisada experimentalmente. Os resultados sugerem que, mesmo utilizando uma mistura ar-combustível ultra pobre, a reação pode se manter estável, apresentando boa conversão do H2S e baixas emissões de NOx

SILVA, Jorge Roberto Pereira da. Invasões múltiplas em meios porosos desordenados. 2013. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-22T19:09:24Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrpsilva.pdf: 6800786 bytes, checksum: 53e5d20e14900eaa6675cb43b9feeb62 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-22T21:33:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrpsilva.pdf: 6800786 bytes, checksum: 53e5d20e14900eaa6675cb43b9feeb62 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-22T21:33:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrpsilva.pdf: 6800786 bytes, checksum: 53e5d20e14900eaa6675cb43b9feeb62 (MD5) Previous issue date: 2013 / In this dissertation, we investigate by means of numerical simulations geometrical and transport properties related with the invasion phenomena through disordered porous media in a very slow invasion regime, using two and three dimensions porous medias. Here, the porous media is modeling by means of a random structure, where each pore is represented by a random number comes from a uniform distribution. We assume that the invasion process occurs in the limit of very low viscous force, which means that the invasion process is controlled by capillary force. In this limit the invasion percolation model without trap is suitable. The new aspect incorporated here, consists basically of a multiple invasion process, where after the first invasion takes place only part of the structure of the porous, that was invaded previous, can be invaded again. We study, how the multiple invasion changes the fractal dimension of the invaded cluster. Estimated values for the fractal dimension of the invaded region reveal that the critical exponents vary as a function of the generation number G, i.e., where the number of times the invasion takes place. On base in numerical datas, we show the averaged mass M of the invaded region decreases with a power law as a function of G, M ∼ G{−β} , where the exponents β ≈ 0.59 (2D) and β ≈ 0.73 (3D). We also investigated, how the fractal dimension changes as a function of G, find that the fractal dimension of the invaded cluster changes from df = 1.89 ± 0.02 to ds = 1.22 ± 0.02 and df = 2.52 ± 0.02 to ds = 1.46 ± 0.02 for (2D) and (3D), respectively. These results confirm that the multiple invasion process follows a continuous transition from one universality class (nontrapping invasion percolation) to another (optimal path), furthermore these change are continuos for both dimensionality. Another aspect investigated, was the avalanche distribution in the invasion process. We analyzed how the distribution of avalanche changes as function of G, more precisely, how the multiple invasion process changes the exponent τ of the power law distribution. Regardless the values, we find that the behaviour of the exponents τ looks like the same for both dimensions studied. The exponents τ , initially change in a very slow way until reach a region, of certain value of G which depend on the dimension, they start to decrease in a deep way until reach the saturation value. The saturation value is close, for (2D), to one-dimension case. / Nesta dissertação, investigamos por meio de simulação computacional propriedades geométricas e de transportes relacionadas ao fenômeno de invasão em meios porosos desordenados no regime de invasão muito lento em sistemas bidimensionais e tridimensionais. O meio poroso considerado aqui é representado por meio de uma estrutura desordenada onde a cada poro que compõe este meio se associa um número aleatório obtido a partir de uma distribuição uniforme. Considerando o regime lento de invasão, onde as forças capilares dominam o escoamento em relação as forças viscosas, utilizando para a dinâmica de invasão o modelo de percolação invasiva sem aprisionamento. Introduzimos um variante no modelo de percolação invasiva, assumindo o aspecto de múltiplas invasões, onde a cada nova invasão apenas parte do substrato utilizado na invasão anterior pode ser invadido novamente. Em uma primeira parte, estudamos como o processo de múltipla invasão altera as características do agregado invadido. Valores estimados para a dimensão fractal da região invadida revelam que os expoentes críticos variam em função do número de geração G, isto é, o número de vezes que o processo de invasão foi repetido. Com base em dados numéricos, mostramos que a massa média do agregado invadido decresce na forma de uma lei de potência como função de G, M ~ G^{-β}, com o expoente β = 0.59 (2D) e 0.73 (3D). Investigamos como a dimensão fractal do agregado invadido varia em função dos repetitivos processo de invasão, mostrando que as mesmas variam de df = 1.89 ± 0.02 até ds = 1.22 ± 0.02 para o caso (2D) e df = 2.52 ± 0.02 até ds = 1.46 ± 0.02 para o caso (3D). Os resultados confirmam que o processo de múltiplas invasões segue uma transição continua entre as classes de universalidade do modelo de percolação invasiva sem aprisionamento e ótimo caminho, sendo este comportamento observado em duas e três dimensões. Um outro aspecto investigado nessa dissertação, foi o fenômeno de avalanche que ocorre durante o processo de invasão. Investigamos como a distribuição de tamanhos de avalanche, que se comporta na forma de uma lei de potência P(S, L) ~ S^{-τ} , altera-se em função das múltiplas invasões. Mais precisamente, calculamos como o expoente que governa o comportamento das avalanches se altera em função do número de geração G. Verificamos que este comportamento do expoente em função de G é semelhante para duas e três dimensões, apresentando uma região de mudança suave seguida por uma mudança mais acentuada até atingir um limite de saturação, onde o sistema se comporta de maneira parecida com o caso unidimensional.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:49:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 95646.pdf: 25400678 bytes, checksum: 83e0cbe77df7ecb2019956a6fa42cefe (MD5) Previous issue date: 1994 / A motivação ao estudo de técnicas de análise de imagens aplicadas à pesquisa de materiais porosos surge da possibilidade de obtenção de dados sobre a natureza morfológica e topológica da estrutura do material, contribuindo de maneira a complementar técnicas experimentais de tempo e custos muito elevados (por exemplo a adsorção e dessorção física de água ou porosimetria a mercúrio - ensaio destrutivo), permitindo o desenvolvimento de técnicas numéricas que representam as propriedades físicas do meio. Este trabalho desenvolve duas técnicas inéditas de análise de imagens para o estudo de micrografias do meio, permitindo a estimação das características geométricas da microestrutura, coerentes com as idealizações usuais encontradas na bibliografia da área (simulação estatística por redes randômicas associadas à teoria da percolação, reconstituição numérica do meio).Inicialmente é desenvolvida uma técnica de binarização de imagens em tons de cinza, denominada Técnica de Binarização por Regiões Conexas. Essa metodologia visa a geração de uma representação binária da imagem em tons de cinza discretizando a fase porosa (fase preta) da matriz sólida (fase branca), conservando-se a topologia do meio. A partir da geração das bordas dos elementos da imagem com o uso de um operador laplaciano não linear, geram-se regiões conexas (fechadas) que conservam relações topológicas entre os pixels da imagem (?n? elementos mais elemento borda). Um critério de decisão aplicado sobre o histograma dos tons de cinza dos elementos determina se o objeto pertence à fase porosa ou se pertence à fase sólida. A composição de todos os elementos com suas respectivas fases, mais a binarização unimodal do objeto borda geram a imagem bináia, objeto de análise para a técnica de discretização de objetos da fase porososa a ser desenvolvida. A partir dos conceitos da geodmetria ddiscreta é desenvolvida a Técnica do Gráfico da Linha Mediana, que aplicada sobre imagens binárias, permite a completa descrição morfotopológica dos elementos inclusos nas fases. A técnica baseia-se na extração de um esqueleto binário denominado linha mediana e de sua abstração em uma representação gráfica, permitindo a separação de elementos componentes de um mesmo objeto em suas geometrias básicas. A descrição da imagem desta forma permite a obtenção de funções distribuição de poros e/ou cavidades e conexões (abstração utilizada em simulações estatísticas do meio), bem como o número de ligações que uma cavidade possui com os seus vizinhos (função distribuição número de coordenação). Discussões são realizadas a respeito das potencialidades e limitações das técnicas desenvolvidads quando de suas aplicações sobre micrografias da argamassa de cal e cimento, obtendo suas curvas características.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Física, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319751.pdf: 3775564 bytes, checksum: 9de798cff8156fe111163dd1f541fb84 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta Tese de doutorado é estudada a microestrutura e o comportamento magnético de nanofios da liga Permalloy (Py) (Fe100-XNiX, com X ? 80) sintetizados por eletrodeposição e a microestrutura de moldes de alumina (Al2O3) nanoporosos altamente ordenados produzidos por oxidação anódica (anodização) de alumínio (Al) de alta pureza. Para produzir os nanofios, os moldes de Al2O3 nanoporosos foram utilizados no processo de síntese dos nanofios por eletrodeposição. Para caracterizar a microestrutura dos nanofios e dos moldes de Al2O3 nanoporosos, foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de varredura de efeito de campo, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia por dispersão de energia de raios X e microscopia de força atômica. Para caracterizar o comportamento magnético dos nanofios foi utilizado um magnetômetro de amostra vibrante. Através das técnicas de caracterização obtiveram-se informações do crescimento, estequiometria, diâmetro e comprimento dos nanofios, bem como, da espessura, porosidade, distância interporo, interface Al2O3/Al, do diâmetro e da circularidade dos poros dos moldes de Al2O3 nanoporosos. Os principais resultados mostram que é possível sintetizar nanofios de Fe100-XNiX por eletrodeposição, com comprimentos praticamente uniforme, sobre o substrato do Al que não é consumido no processo de produção dos moldes; que existem flutuações na estequiometria dos nanofios em função da região analisada da amostra; que a camada de barreira de Al2O3, na interface Al2O3/Al do molde de Al2O3 nanoporoso, é totalmente removida com a utilização de procedimentos eletroquímicos e químicos, e que os nanofios apresentam comportamento magnético duro dentro dos moldes de Al2O3 nanoporosos quando submetidos a campos magnéticos aplicados paralelo ao eixo dos nanofios. <br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319128.pdf: 2171067 bytes, checksum: 3453f655b7b17627deb7e3f18f8787f6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho visa o desenvolvimento e a sistematização de metodologia para a caracterização de componentes sinterizados submetidos a esforços de tração levando em consideração a distribuição heterogênea de poros residuais presentes nestes materiais decorrentes do seu processo de fabricação a partir de pós. Os métodos consolidados para determinação das propriedades mecânicas usam corpos de prova (CP) padrão que não relevam a distribuição de porosidade ao longo da peça. A caracterização obtida a partir destes corpos, quando carregadas em softwares comerciais de simulação numérica, geram uma não representatividade dos resultados quando comparados ao comportamento do mesmo componente em campo. Os componentes aqui estudados são bielas sinterizadas de compressores herméticos usados em refrigeração. A dissertação é fundamentada na análise comparativa de resultados numéricos e experimentais. Sucintamente, estudou-se duas possíveis maneiras de análise experimental as quais fornecem dados de entrada para o software comercial ANSYS. Posteriormente, os resultados gerados pelo simulador seriam confrontados com ensaios de tração feitos com a biela física e as respostas obtidas usadas para a factibilidade e validação das metodologias aplicadas. A duas linhas de desenvolvimento experimental analisadas foram: caracterização ótica da distribuição de poros através da análise metalográfica dos planos do corpo da biela (região retangular central) com auxilio de um microscópio ótico ZEISS conectado a um software comercial de contagem dos poros e determinação de fases do materiais, e seccionamento da biela em 16 CPs cuja área do plano de tração tem valor igual a 1,22mm2 (menor área igual que se conseguia obter). Desta maneira, com áreas tão reduzidas, minimiza-se a variação de densidade fazendo com que os corpos ensaiados tenham maior proximidade a materiais homogêneos. No caso da análise ótica, o dado de entrada diferencial usado no Ansys são as densidades locais. E na situação da análise experimental, os dados de entrada são as propriedades mecânicas de cada uma das 16 zonas.<br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:10:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320457.pdf: 20611469 bytes, checksum: 4931cb5c79a83ad14ac002009bc7a554 (MD5) Previous issue date: 2013 / Materiais porosos flexíveis como espuma, lã de vidro e lã de rocha são amplamente utilizados em tratamentos acústicos. Esses materiais apresentam sua capacidade de absorção sonora devido à dinâmica interna que converte a energia sonora e vibracional em energia térmica. As propriedades físicas desses materiais como resistividade ao fluxo, módulo de elasticidade, porosidade, tortuosidade, fator de perda e coeficiente de Poisson podem ser obtidas experimentalmente e utilizadas nas simulações da absorção sonora. Foram considerados os modelos analíticos de Ingard e de Biot-Dazel para a propagação de ondas em meios porosos e fibrosos. As propriedades físicas macroscópicas de três materiais, melamina, lã de rocha e fibra de vidro, com diferentes densidades foram determinadas experimentalmente. A absorção sonora foi medida em tubo de impedância e comparada com resultados analíticos. As curvas analíticas pelo modelo de Biot Dazel apesentaram melhor concordância com as curvas experimentais que as curvas analíticas geradas pelo modelo de Ingard. A fim de verificar o efeito do ar nos poros dos materiais, o módulo de elasticidade foi determinado com as amostras posicionadas em um ambiente com vácuo, indicando pequena variação do módulo quando na presença do ar. Quando a velocidade relativa do fluido em relação à estrutura è nula, a curva de absorção apresenta um valor mínimo em uma frequência específica. Este efeito foi observado nas curvas experimentais e analíticas <br>

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T05:09:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341954.pdf: 3213191 bytes, checksum: 36f6acf1cad1a38b0a7a07ba6cf25761 (MD5) Previous issue date: 2016 / No estudo dos meios porosos e suas propriedades de transporte, a interconectividade do espaço poroso é um fator importante. Por isso, neste trabalho, propõe-se uma forma de quantificá-la e correlacioná-la com a permeabilidade intrínseca. Propõe-se uma medida de conectividade baseada nas informações geométricas e topológicas das redes poro-ligações, que são modelos concebidos a partir de imagens microtomográficas, de amostras de arenitos e carbonatos, e se obtém expressão analítica para determinar a grandeza referida. Expande-se o método para lidar com rochas que apresentam um maior grau de heterogeneidade, cuja caracterização requer imagens de diferentes resoluções (análise multiescalar). Buscando expandir a metodologia para além do âmbito das imagens, propõe-se também uma nova interpretação para o experimento que gera as curvas de intrusão de mercúrio, e prossegue-se com a determinação da permeabilidade. Aplicou-se a metodologia às imagens de 11 rochas, 3 arenitos e 8 carbonatos, e a curvas de intrusão de mercúrio experimentais de 4 rochas tigh gas sand. Como resultado observa-se a existência de uma correlação entre os valores previstos e os valores experimentais. As vantagens operacionais da abordagem analítica proposta se constituem em uma alternativa promissora diante de alguns métodos numéricos. As noções sobre conectividade desenvolvidas neste trabalho buscam, sobretudo, caracterizar um material poroso diante de uma fenomenologia tipicamente macroscópica.<br> / Abstract : The interconnectivity of the porous space is an important characteristic in the study of porous media and their transport properties. Hence we propose a way to quantify it and relate it with the intrinsic permeability of rocks. We propose a measure of connectivity based on geometric and topological information of pore-throat network, which are models built from microtomographic images, of sandstone and carbonate rock samples, and we obtain an analytical method to compute that property. The method is expanded to handle rocks that present a higher degree of heterogenity in the porous space, which characterization requires images from different resolutions (multiscale analysis). We also propose a new interpretation for the experiment that generates the mercury intrusion curve and calculate the permeability trying to expand the methodology beyond the scope of images. We applied the methodology to images of 11 rocks, 3 sandstone and 8 carbonate rock samples, and to the experimental mercury intrusion curve of 4 tigh gas sand rock samples. We observe as result the existence of a correlation between the experimental and the predicted values. The operational advantages of the proposed analytic treatment constitute a promising alternative in opposition of some numerical methods. The notions of connectivity developed in this work seek above all to characterize a porous material before a typical macroscopic phenomenology.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:44:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340637.pdf: 7526299 bytes, checksum: 80baae04de4811e9cbd82b1c5c4fe0f1 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho estuda a influência das condições iniciais (características da matéria prima e composição química) e dos parâmetros de processamento visando o desenvolvimento de materiais porosos metálicos a partir de pós de óxidos utilizando pó de grafita como material de sacrifício. Os corpos de prova são moldados a partir de misturas dos pós, por compactação em matriz flutuante. A grafita é removida via tratamento térmico de oxidação pela passagem de um fluxo de ar atmosférico. O esqueleto poroso cerâmico formado pela sinterização dos componentes produzidos pela compactação do pó de óxido durante o tratamento térmico de oxidação é convertido em esqueleto poroso metálico pela redução em fluxo de gás contendo hidrogênio (mistura de 95% gás argônio + 5% de hidrogênio). Foi verificada uma dependência da temperatura de início da reação de oxidação da grafita com o oxigênio do ar (eliminação da grafita por oxidação) com o tamanho de partícula da grafita e do tipo de óxido no qual a grafita se encontra misturada. Um estudo sistemático da dependência da temperatura de início de oxidação da grafita mostrou que esta depende de forma linear da variação energia livre molar deformação dos óxidos presentes na mistura. Foi também verificado que a taxa de perda de massa na reação de oxidação depende do tamanho de partícula do óxido misturado; além disso, depende do tamanho físico do componente em tratamento (tamanho da peça). Isto se justifica em função da variação da capacidade de percolação do gás oxidante e dos produtos gasosos da reação através da amostra em tratamento. A permeabilidade da amostra varia com o tamanho de partícula dos pós e as dimensões da amostra. Varia também ao longo do tempo de tratamento de oxidação da grafita devido à gradativa diminuição da rede de poroso comunicantes resultante da sinterização das partículas de pó em curso durante o tratamento. Esta é mais intensa e se inicia em temperaturas mais baixas a medida que são utilizados pós com menor tamanho de partícula. Desta forma, a adição de certa parcela de óxidos mais refratários, como o pó de alumina, que dificulta a sinterização entre as partículas de óxido da matriz do esqueleto poroso, mostra-se efetiva para diminuir a taxa de sinterização e as decorrentes dificuldades de percolação citadas.<br> / Abstract: This following research studies the initial conditions influence (characteristics of raw materials and chemical composition) and processing parameters for the metal porous materials development using powder oxides and graphite as a space holder. Samples are molded frompowder mixtures through matrix compaction. Graphite was removed through oxidation heat treatment in air. The sintered body during oxidation heat treatment is converted into a porous metallic body through reduction treatment in hydrogen (95% argon + 5% hydrogen). A relation between the initial oxidation reactions with the graphite particle size and the oxide type, in which the graphite is mixed, was observed. It was also verified, an approximate linear relationship of the initial oxidation reaction temperature with the oxides mixture free molar energy. It was also found that the mass loss rate in the oxidation reactiondepends on the particle size of the mixed oxide; moreover depends onthe physical size of the component under treatment (part size). This is explained through the variation of the percolating ability of the oxidizing gas and gaseous reaction products through sample. The permeability of the sample varies with the powder particle size and the sample dimensions. Also varies throughout the graphite oxidation treatment period due to the gradual decrease of the network interconnecting resulting porous sintering of powder particles on going during treatment. This is more intense and starts in lower temperatures when are used as powders with smaller particle size. As a result, theaddition of more refractory oxides, such as alumina powder, whichdisturbs the porous body oxide particles sintering, is effective to lower the sintering rate and the related percolation problems mentioned above.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338249.pdf: 4347153 bytes, checksum: 59db61187240b302a71f5038f99837d7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho aborda a atenuação do ruído de dutos do sistema de ar- condicionado de aeronaves para fins de controle dos níveis de ruído interno de cabine. A atenuação do ruído de banda larga que se propaga no interior dos dutos desse sistema é tipicamente função dos atenuadores dissipativos, revestidos internamente com material poroso. Materiais fibrosos de baixa densidade e estrutura flexível, usados na indústria aeroespacial, se adequam às restrições de volume e massa impostas, sendo aplicados neste propósito. O objetivo deste trabalho é avaliar uma metodologia de predição da perda de transmissão de um atenuador dis-sipativo, composto por material fibroso de estrutura flexível, aplicado em duto de seção circular. Para isso, utiliza-se um modelo em elementos finitos, no qual o material poroso é considerado como um fluido equiva-lente. A caracterização acústica dos materiais porosos é feita através de um método inverso, que faz uso de medições em tubo de impedância e algoritmo de otimização. Uma discussão dos modelos analíticos de pro-pagação acústica em dutos dissipativos de comprimento infinito também é apresentada, primeiramente considerando o material poroso localmen-te reativo e, em seguida, não-localmente reativo. Dois procedimentos experimentais distintos, baseados nas normas ISO 7235 e ASTM E2611, foram empregados para validar o modelo desenvolvido. Os resultados de perda de transmissão obtidos por meio do modelo proposto apresenta-ram boa concordância em relação aos resultados experimentais.<br> / Abstract : This work covers the noise attenuation in ducts of the aircraft air-conditioning system with the purpose to control the noise levels in the cabin. Attenuation of broadband noise which propagates in the ducts of that system is typically a role of dissipative mufflers, lined with porous material. Porous materials with low density and limp frame, usually employed in the aerospace industry, are suitable to the imposed volume and mass constraints, being largely applied for that purpose. The objec-tive of this work is to predict the transmission loss of a dissipative muffler composed by limp frame fiber material applied in a round duct. To do so, a finite element model is developed in which the porous mate-rial is treated as a equivalent fluid. The acoustic characterization of po-rous materials is performed through an inverse method, which uses im-pedance tube measurements and an optimization algorithm. A discussi-on on the analytical models of acoustic propagation in dissipative ducts with infinite length is also presented, firstly using a locally reactive porous material assumption and, then, a non-locally reactive porous material assumption. Two different experimental procedures based on ISO 7235 and ASTM E2611 standards were conducted to validate the developed model. Transmission loss obtained through the proposed model have good agreement compared to the experimental results.