Orientador: Kamal A. R. Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T01:57:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MicaroniNeto_Franco_M.pdf: 5213508 bytes, checksum: e8c2adb85dc9e1a8f2d71ce32a728400 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Diversas formas construtivas são empregadas na construção de armazenadores de calor latente. Em sistema de ar condicionado é muito comum o emprego de armazenadores do tipo gelo-sobre-serpentinas. Esses armazenadores apresentam algumas características próprias e são poucos os estudos encontrados na literatura sobre esse tipo de armazenador. A condução de calor axial no material de mudança de fase e no fluido de transferência de calor foi desprezada. A temperatura de entrada do FTC é considerada constante. O acoplamento do problema de mudança de fase com a transferência de calor para o FTC é obtido fazendo-se um balanço de energia em um elemento do fluido. O coeficiente convectivo do FTC é calculado através de fórmulas que aproximam resultados numéricos para fluxo em tubos curvos. A convecção natural no MMF é desprezada. O modelo numérico é obtido através da formulação por diferenças finitas com esquema de três-niveis-tempo para o incremento de tempo. No modelo bidimensionalo coeficiente convectivo é função da direção periférica. No modelo unidimensionala parede da serpentina é substituída por uma resistência equivalente e o coeficiente convectivo é constante na direção periférica. O modelo foi considerado bom para simular o processo de carregamento do armazenador. Os resultados mostram a influência da condutividade da parede, número de Biot, natureza do FTC, temperatura de entrada do FTC, e parâmetros próprios desse tipo de armazenador como o número de Nusselt médio axial e o número de Nusselt periférico. Os resultados desse trabalho são importantes porque mesmo não solucionando totalmente o problema devido a sua complexidade fornece as informações necessárias para que soluções numéricas e analíticas mais simples sejam aplicadas com bons resultados / Abstract: Several constructive form are used to build latent heat storages. In air conditioning systems, the use of ice-on-coil type storage is very common. These storages have some particular characteristics and few studies are found in literature on this type of storages. Heat conduction parallel to the tube axes and the effects ofaxial changes in the temperature of the heat transfer fluid (HTF) was neglected. The HFT input temperature is considered constant. The coupling of the problem of phase change with heat transfer to the HFT is achieved by performing an energy balance in a fluid elemento The HFT convective coefficient is calculated by formulas which approximate the numerical results for flow in curved pipes. Natural convection in PCM is neglected. The numerical model is obtained by the formulation by finite-differences with a three-time-Ievel scheme for the time increment. In the two-dimensional model, the convective coefficient is a function of the peripheral coordinate. In the one-dimensional model, the coil wall is replaced by an equivalent thermal resistance and the convective coefficient is constant in the peripheral direction. The model was considered adequate to simulate the charging period of the storage. The results show the influence of the conductivity of the wall, Biot number, nature of HFT, input temperature of HFT, and specific parameters of this type of storage with the mean axial Nusselt number and the peripheral Nusselt number. The results of this work are important because, although they do not solve the problem thoroughly due to its complexity, they provide the information required for simpler numeric and analytical solutions can be applied with good results / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06007.pdf: 6761154 bytes, checksum: 544e5e82c9fa4e346e3dac046b8ce34f (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06124.pdf: 4912252 bytes, checksum: a10b5a0b5037f2df963acd926b7b2c97 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12213.pdf: 5005382 bytes, checksum: c4bde457760b3a6d6f53b64c21e33010 (MD5) / No presente trabalho, foi utilizada a técnica de aquecimento por microondas para estudar a imobilização de rejeitos radioativos de nível de atividade baixo e médio, como resinas de troca iônica exauridas, empregadas na remoção de íons indesejáveis dos circuitos primários de refrigeração de reatores nucleares refrigerados a água, e aquelas usadas em colunas de separação química e radionuclídica no controle de qualidade de radioisótopos. Matrizes betuminosas reforçadas com alguns tipos de borrachas (Neoprene®, Silicone e Etileno Vinil Acetato - EVA), provenientes de material descartado ou sobras de produção, foram utilizadas para incorporação dos rejeitos radioativos. As irradiações das amostras foram feitas em um forno de microondas caseiro, que opera com freqüência de 2.450MHz e possui potência de 1.000W. As amostras foram caracterizadas, empregando-se ensaios de penetração, resistência à lixiviação, pontos de amolecimento, fulgor e combustão, termogravimetria e microscopia óptica. Os resultados obtidos mostraram-se compatíveis com os padrões dos componentes das matrizes, indicando que esta técnica é uma alternativa bastante útil aos métodos de imobilização convencionais e para esses tipos de rejeitos radioativos. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_RicardoBatistade_D.pdf: 11899050 bytes, checksum: c01c8dae77c3bdae9d6a75358f3c1ffe (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho a solidificação unidirecional em regime transiente de um ferro fundido cinzento com composição hipoeutética e de um ferro fundido nodular de composição eutética são aplicadas para analisar a influência dos parâmetros do processo no número de veios ou nódulos de grafita. Para efeito de comparação foram fundidas algumas amostras em moldes de areia convencionais. Os resultados experimentais das variações de temperatura durante a solidificação foram utilizados para estimar as variações dos parâmetros de solidificação. As curvas de variação do número de veios e nódulos por unidade de área com a velocidade de solidificação e a taxa de resfriamento indicaram que os números de veios e nódulos decrescem e suas dimensões aumentam com a queda desses parâmetros. Os resultados mostraram também que para posições longe da interface metal/molde na solidificação unidirecional os números de veios ou nódulos se aproximam dos obtidos em moldes de areia, portanto obteve-se a influência dos parâmetros de solidificação na microestrutura para praticamente todos os processamentos utilizados na prática de fundição destas ligas. Algumas medidas de variação de dureza com a distância da interface metal/molde foram realizadas, indicando que para o ferro fundido cinzento a dureza diminui e para o ferro fundido nodular aumenta com a diminuição da velocidade de solidificação. / Abstract: In the present work unsteady state unidirectional solidification of a hypoeutectic gray cast iron and of a eutectic ductile cast iron is applied to analyze the influence of the process parameters an the flake and nodule count. For comparison purpose some samples were cast in sand molds. The experimental results of temperature variation in the casting were used to estimate the variations of solidification parameters. From the results curves relating flake and nodule count and solidification rate and flake and nodule count and cooling rate were obtained indicating that the number nodule decreases and their dimensions increase as these parameters decreases. From the results obtained relations were established between these parameters. The results showed that nodule count observed for unidirectional solidification far from metal/mold interface approaches to the observed in sand mold, permitting to' analyze the influence solidification parameters an the microstructure formation far almost all foundry processes of these alloys. Some measurements of hardness variations from metal/mold interface were carried out indicating that far gray cast iron hardness decreases and for ductile iron increases as solidification rate decreases. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

A macrossegregação pode causar problemas sérios em processos de fundição, mas pode ser útil em processos de refino metalúrgico como os empregados na produção de silício de alta pureza. Ela é formada por fluxos convectivos presentes tanto na solidificação plana quanto na solidificação com zona pastosa, enquanto o transporte difusivo é efetivo quando a solidificação direcional é controlada, mantendo-se uma interface plana. A modelagem da solidificação de lingotes em escala macroscópica é atualmente dividida em modelos que assumem a presença de uma zona pastosa e modelos que assumem interface plana como hipótese inicial, exigindo conhecimento prévio da morfologia interfacial durante toda a operação. Um modelo matemático para a macrossegregação causada por transportes difusivos e convectivos de soluto durante a solidificação com crescimento plano ou com zona pastosa foi apresentado e implantado. Uma análise numérica apenas do transporte difusivo revelou a transição da interface plana para uma zona pastosa desenvolvida, que ocorreu em coincidência com critérios de estabilidade clássicos, além de revelar uma região inicial refinada formada mesmo após a formação da zona pastosa e confirmar a ineficiência da difusão sozinha na formação de macrossegregação em maiores velocidades. A convecção demonstrou efeito estabilizador para a interface sólido-líquido plana ao reduzir a camada super-resfriada por soluto, assim como acentuou a macrossegregação, com tendência ao caso de Scheil. Ensaios experimentais para silício presentes na literatura foram avaliados com o modelo proposto, confirmando o efeito estabilizador da interface plana observado e também mostrando o papel fundamental da difusão na formação da interface plana. Os resultados do modelo foram comparados com os de ensaios experimentais conduzidos em um forno do tipo Bridgman com liga Al-1% Cu com velocidades de solidificação crescentes e a estabilidade da interface plana e a macrossegregação correspondente examinadas sem ou com convecção forçada. Os resultados experimentais indicaram uma região com interface sólido-líquido plana que, após a segunda mudança de velocidade, indicou a aparente formação de células, verificadas por análise metalográfica. A velocidade de crescimento crítica foi estimada no experimento, mostrando-se significativamente maior que a calculada através do critério do super-resfriamento constitucional. / Macrosegregation is a source of serious problems in castings, but it can be a useful tool in metallurgical refining processes such as those employed in the production of high-purity silicon. It is often a result of convective liquid flow either at planar solidification or when a mushy zone is present, while diffusive solute transport is effective at controlled directional solidification with planar interfaces. Ingot solidification modeling at macroscopic scale is currently divided in models assuming a mushy zone is always present and planar interfaceassuming models, thus requiring prior knowledge of interface morphology. A mathematical model for macrosegregation resulting from diffusion and convection during solidification with planar interface or mushy zone was presented and implemented. Diffusive transport was evaluated numerically, revealing a transition from planar to mushy-zone solidification conforming to classical stability criterions, with an initial refined zone that grew even after a mushy zone developed and the inefficacy of macrodiffusion-induced macrosegregation at higher growth velocities shown. Convection showed stabilizing effect for planar solid-liquid interface by reducing the solute-undercooled layer and increased macrosegregation, with a tendency towards Scheil model. Silicon experiments publicly available were compared with the present model, confirming the experimentally-observed stabilizing effect and proving the key role of diffusion at macrosegregation formation on these systems. The model was evaluated with experiments made in a Bridgman-type furnace with an Al-1% Cu alloy with increasing growth velocities to study interface stability and macrosegregation with or without liquid stirring. Results indicate a planar growth region followed by a cellular interface one after the second velocity change, as identified by metallographical testing. Critical growth velocities for classical criterions were estimated after the experiments and were smaller than the evaluated ones.

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T08:57:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiasFilho_JoseMarcelinodaSilva_M.pdf: 6517871 bytes, checksum: ef7c786d7139cf30a13befba0cfaf24d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Amauri Garcia, José Eduardo Spinelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:46:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FreitasFeitosa_EmmanuelleSa_D.pdf: 38383286 bytes, checksum: d05ac1e591269c92fc7418ac0e23fbd1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As ligas monotéticas à base de alumínio destacam-se por suas características tribológicas, principalmente as que se caracterizam pela fase minoritária (p. ex. bismuto, chumbo e índio) dispersa na matriz de alumínio, pois essas dispersões de elementos de baixas temperaturas de fusão e dureza, em função de suas propriedades autolubrificantes escoam facilmente em condições de deslizamento, resultando em um comportamento tribológico favorável. Já ligas hipoeutéticas Pb-Sb, mesmo as bem diluídas, possuem aplicações práticas bastante interessantes. Suas características estruturais e mecânicas, fazem com que o uso dessas ligas seja apropriado para a fabricação de conectores e grades positivas de baterias chumbo-ácido. Existe uma falta de estudos consistentes da evolução microestrutural de ligas monotéticas durante condições de solidificação transitória devidamente associada a propriedades de aplicação. Esse tipo de solidificação é de importância primordial, uma vez que engloba a maioria dos processos industriais envolvendo a transformação líquido/sólido. O presente estudo objetiva contribuir para o desenvolvimento de correlações entre microestruturas de solidificação e as resistências ao desgaste e à corrosão. Para o desenvolvimento do presente estudo, foram escolhidas composições representativas de ligas monotéticas Al-Pb; Al-Bi e Al-In, para análise da influência de parâmetros microestruturais sobre as resistências ao desgaste e à corrosão e uma liga hipoeutética Pb-Sb para avaliar as condições térmicas de surgimento de espaçamentos dendríticos terciários e seu efeito sobre a resistência à corrosão. Para tanto foram realizados experimentos de solidificação unidirecional em regime transitório para a caracterização da evolução das condições térmicas e da microestrutura resultante. As variáveis térmicas como velocidades de crescimento e taxas de resfriamento foram determinadas experimentalmente por curvas de resfriamento adquiridas ao longo do comprimento dos lingotes unidirecionais. Amostras das ligas monotéticas com diferentes espaçamentos interfásicos e diâmetros da fase minoritária, foram submetidas a ensaios de resistência ao desgaste em esfera rotativa, e são propostas leis experimentais correlacionando o volume de desgaste com o espaçamento interfásico da microestrutura. Essas mesmas amostras foram também submetidas a ensaios de corrosão em solução de NaCl sendo também estabelecidas correlações entre resistência à corrosão e características paramétricas da microestrutura. Para uma liga hipoeutética Pb-Sb é desenvolvido um estudo que visa complementar trabalhos anteriores, no sentido de identificar o papel de espaçamentos dendríticos terciários na resistência à corrosão de ligas Pb-Sb. Após a caracterização microestrutural são determinadas sob que condições de solidificação surgem as ramificações terciárias e realizados ensaios de corrosão em amostras representativas em uma solução de H2SO4. Mostra-se também como a evolução, o grau e a escala das ramificações dendríticas afeta a resistência à corrosão. Busca-se com esses estudos experimentais estabelecer uma pré-programação das condições de solidificação visando o desenvolvimento de microestruturas mais resistentes ao desgaste e à corrosão / Abstract: Al-based monotectic alloys are particularly important by their tribological characteristics, mainly those having the minority phase (e.g. bismuth, lead and indium) disseminated in particles along the aluminum matrix. These particles have lower melting temperatures and hardness and flow easily due to their inherent self-lubricant properties, leading to good tribological behavior. On the other hand Pb-Sb alloys, even those having low Pb contents, have interesting practical applications. Their intrinsic mechanical and structural characteristics make them appropriate for the manufacture of connectors and positive grids of lead-acid batteries. There is a lack of systematic studies on the microstructural evolution of monotectic alloys under transient solidification conditions associated with application properties. This class of solidification is of prime importance since it encompasses the majority of industrial processes involving the liquid/solid transformation. The present study aims to contribute to the development of correlations between solidification microstructures and wear and corrosion resistances. For this, representative compositions of Al-Pb; Al-Bi e Al-In monotectic alloys have been chosen to permit the effect of microstructural parameters on the wear and corrosion resistances to be analyzed, as well as a hypoeutectic Pb-Sb alloy with a view to evaluating the thermal conditions that are conducive to the development of dendritic tertiary branches and their effect on the corrosion resistance. Directional solidification experiments were carried out under transient conditions to permit the characterization of the thermal evolution and the corresponding as-cast microstructure. The thermal variables, such as the solidification rate and cooling rate have been experimentally determined from the cooling curves acquired along the castings length. Samples of monotectic alloys, having different interphase spacings and diameters of the minority phase, have been subjected to ball crater wear tests, and experimental laws correlating the wear volume with the microstructural interphase spacing are proposed. These samples have also been subjected to corrosion tests in a NaCl solution and correlations between the corrosion resistances and parametric features of the microstructure have also been established. A complementary study on a hypoeutectic Pb-Sb alloy has been developed with a view to identifying the role of tertiary dendritic branches on the corrosion resistances of Pb-Sb alloys. After the microstructural characterization, conditions determining the onset of tertiary dendritic branches have been determined and corrosion tests were carried out on representative samples in a H2SO4 solution. It is also shown how the evolution, the grade and scale of dendritic branches affect the corrosion resistance. The aim of these experimental studies was to establish the pre-programming of solidification conditions in the search of microstructures having higher wear and corrosion resistances / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Amauri Garcia, Ivaldo Leão Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moutinho_DanielJoaquimdaConceicao_D.pdf: 29526355 bytes, checksum: 14b9f3b019fb01fcd929eee181a63d1e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As ligas fundidas de alumínio vêm desempenhando um papel importante no crescimento da indústria metal-mecânica. Hoje, essas ligas são produzidas em vários sistemas e dezenas de composições. Destacamos as ligas do sistema ternário Al-Cu-Si que apresentam excelente fluidez, alta resistência mecânica e baixo peso, o que as tornam uma escolha adequada como ligas de fundição, sendo amplamente aplicadas na indústria automotiva e aeroespacial. Tais características e o elevado grau de destaque dessas ligas no campo científico e tecnológico têm despertado o interesse de pesquisadores para o desenvolvimento de trabalhos que visam a investigação da evolução microestrutural, formação de macrossegregação e porosidade na solidificação. Neste trabalho, a caracterização e quantificação microestrutural e suas correlações com os parâmetros térmicos da solidificação de ligas Al-Cu-Si são investigadas juntamente com a macros segregação e formação de porosidade tanto através de simulações numéricas quanto através de experimentos de solidificação direcional em regime transitório. A microestrutura dendrítica foi caracterizada por técnicas tradicionais de metalografia para as ligas Al6Cu1Si e Al6Cu4Si e a quantificação dos espaçamentos dendríticos realizada por metodologias consagradas na literatura. Os resultados mostram que a adição de silício na composição da liga diminui os espaçamentos dendríticos primários e secundários quando comparados com a liga binária Al-Cu de mesmo teor de cobre. São propostas leis experimentais de evolução dos espaçamentos dendríticos como função da taxa de resfriamento ( ? ) e da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), na forma 'lambda IND. 1' = C ( ? )-0,55, 'lambda IND. 2' = C ( ? )-0,33 'lambda IND. 3' = C ( ? )-0,55 para os espaçamentos primários, secundários e terciários respectivamente. Os valores experimentais dos espaçamentos dendríticos secundários foram comparados com o único modelo teórico de crescimento dendrítico existente na literatura para ligas multicomponentes. O diagrama de fases ternário, bem como os caminhos de solidificação de ambas as ligas analisadas, e propriedades termofísicas necessárias para simulações numéricas foram determinadas através do software Thermo-Calc. Os perfis experimentais e numéricos de macrossegregação, bem como as densidades teóricas e aparentes são apresentados em função do comprimento dos lingotes. Os perfis de soluto durante a solidificação unidirecional transitória das ligas foram calculados levando-se em conta transformações de fase secundárias que ocorrem ao longo do referido sentido de solidificação. A microporosidade foi obtida experimentalmente através de um procedimento picnométrico. Também é mostrado que o uso de uma chapa molde de aço carbono induz um aumento atípico na fração de poros próximos à superfície resfriada do lingote, o que é causado por uma maior concentração de ferro provocada pelo fluxo difusivo deste elemento da chapa molde para a superfície do lingote / Abstract: Aluminum alloys castings had a fundamental role in the growth of the metal-mechanics industry. Nowadays these alloys are supplied in a wide range of chemical compositions. We highlight the Al-Cu-Si ternary system because of particular outstanding properties such as high mechanical strength, low weight and very good fluidity. These qualities make them a good choice for applications in the automotive and aerospace industry. The potential of such alloys has attracted much attention of researchers with a view to investigating the microstructure evolution, and the formation of macrosegregation and porosity during the solidification process. In the present work, the microstructures of Al-Cu-Si alloys are characterized and correlated with solidification thermal parameters. The evolutions of macrosegreation and porosity during transient solidification are also examined both experimentally and by numerical simulations. The dendritic microstructure has been characterized using current metallographic techniques for both Al6Cu1Si e Al6Cu4Si alloys and the interdendritic spacings were measured by methods found in the literature. The results have shown that the addition of silicon to the alloy composition decreases the primary and secondary dendritic spacing when compared with those of an Al6Cu alloy. Experimental laws describing the evolution of dendritic spacings with the cooling rate ( ? ) and the velocity of the liquidus isotherm (VL) are proposed, i.e., 'lambda IND. 1' = C ( ? )-0,55, 'lambda IND. 2' = C ( ? )-0,33 and 'lambda IND. 3' for the primary, secondary and tertiary dendritic spacings, respectively. The experimental results of secondary dendritic spacings have been compared with the predictions of the only theoretical model existing in the literature for dendritic growth of multicomponent alloys. The Thermo-Calc software has been used to yield the tertiary phase diagram, thermophysical properties and the solidification path for both alloys. The experimental and numerical macrosegregations profiles, as well as the theoretical and apparent densities are presented as a function of the castings lenghts. The solute profiles that occur during the transient unidirectional solidification were simulated taking into account the formation of secondary phases during solidification. The microporosity was determined using a pyknometry procedure. The work also shows that the use of a carbon steel chill plate induces an abnormal increase in porous fraction at regions close to the casting cooled surface caused by a higher iron content, due to diffusive flux of iron from the chill steel plate toward the casting surface / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T22:41:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castanho_ManuelAntonioPires_D.pdf: 6610836 bytes, checksum: 8e61ed4118dfb9e291856d0e0771c490 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica