Les exploitant aériens cherchent à réduire toujours davantage le coût d'utilisation et d'opération de maintenance des hélicoptères ainsi qu'à limiter leur impact environnemental. Par conséquent, les motoristes tels que Safran Helicopter Engines doivent constamment améliorer les performances de leurs moteurs. Cette amélioration passe notamment par la réduction des consommations de carburants et d'huile de lubrification. La consommation d'huile est liée en grande partie à la formation d'un brouillard diphasique air-huile au sein des paliers de roulements des arbres du moteur. L'air est continûment évacué en transportant des inclusions d'huile vers l'extérieur. Pour limiter ces rejets d'huile, un séparateur en rotation est utilisé pour récupérer l'huile et évacuer l'air. Afin de prédire avec davantage de précision la consommation d'huile et les pertes de charges induites par le séparateur, la présente thèse développe une stratégie d'analyse des écoulements diphasiques au sein des séparateurs. Cette stratégie s'appuie en premier lieu sur des simulations numériques du brouillard d'huile basées sur une approche Euler-Lagrange. Ces simulations permettent d'une part d'analyser l'écoulement d'air et les pertes de charges du séparateur et d'autre part d'appréhender les mécanismes de la séparation de l'huile et d'analyser la consommation en fonction des conditions de fonctionnement. Parallèlement, grâce au financement du projet européen E-Break, un banc d'essais dégazeur a été conçu dans le cadre de cette thèse et réalisé à l'Université Libre de Bruxelles. Des analyses croisées entre essais et simulations permettent de valider la méthodologie de simulation. Cependant, si les pertes de charges sont correctement prédites par le calcul, des efforts supplémentaires sont nécessaires, aussi bien sur la précision des mesures que sur la modélisation de l'écoulement diphasique, pour assurer une prédiction satisfaisante de la consommation d'huile. / Air operators try to reduce ever more operation and maintenance costs of helicopters as well as to limit their environmental impact. Consequently, engine manufacturers such as Safran Helicopter Engines must constantly improve the performance level of the engines they develop. To achieve such an improvement, oil and kerosene consumption must be reduced. Oil consumption is mostly due the formation of an oil mist inside bearing chambers. As the air is continuously scavenged, it carries along oil droplets out of the engines. In order to limit the oil wastes, a separator is used which recovers oil drops carried by the owing air that is vented out. In order to predict with a better level of accuracy the oil consumption and the pressure losses induced by the separator, the present thesis develops a strategy to analyse the two-phase flow within the separator. This strategy relies in the first place on Euler-Lagrange numerical simulation of the oil mist which allow on the one hand to compute the turbulent air flow and the pressure drop induced by the separator and on the other hand to better understand the separation mechanisms and to predict the oil consumption for various operating conditions. Besides, thanks to the funding of the E-Break European project, a test bench has been designed in the framework of this PhD and set up at the Université Libre de Bruxelles. Cross comparisons between measurements and simulations allow validating the numerical methodology. However, even though pressure drops are correctly predicted by the simulation, improvements are still needed, regarding both the measurement accuracy and the two-phase numerical modelling, in order to provide a satisfactory prediction of the oil consumption.

La simulation des écoulements diphasiques rencontrés dans les moteurs à combustion interne (MCI) est de grande importance pour la prédiction de la performance des moteurs et des émissions polluantes. L’injection directe du carburant liquide à l’intérieur de la chambre de combustion génère loin de l’injecteur un brouillard de gouttes polydisperses, communément appelé spray. Du point de vue de la modélisation, l’émergence des méthodes Eulériennes pour la description du spray est considérée prometteuse par la communauté scientifique. De plus, la prise en compte de la distribution en taille des gouttes par les approches Eulériennes, de manière peu coûteuse en temps de calcul, n’est plus considérée comme un verrou depuis le développement de la méthode Eulerian Multi Size Moment (EMSM). Afin d’envisager la simulation de configurations réalistes de MCI, ce travail de thèse propose de modéliser les interactions turbulentes two-way entre le spray polydisperse évaporant et la phase gazeuse environnante par la méthode EMSM. Dans le contexte du formalisme Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) dédiée au traitement du maillage mobile, les termes sources présents dans le modèle diphasique sont traités séparément des autres contributions. Le système d’équations est fermé à l’aide d’une technique de reconstruction par maximisation d’entropie (ME), originellement introduite pour EMSM. Une nouvelle stratégie de résolution a été développée pour garantir la stabilité numérique aux échelles de temps très rapides introduites par les transferts de masse, quantité de mouvement et énergie, tout en respectant la condition de réalisabilité associée à la préservation de l’espace des moments d’ordre ´élevé. A l’aide des simulations académiques, la stabilité et la précision de la méthode ont été étudiées aussi bien pour des lois d’évaporation constantes que dépendantes du temps. Tous ces développements ont été intégrés dans le code industriel IFP-C3D dédié aux écoulements compressibles et réactifs. Dans le contexte de la simulation en 2-D de l’injection directe, les résultats se sont avérés très encourageants comme en témoignent les comparaisons qualitatives et quantitatives de la méthode Eulerienne à la simulation Lagrangienne de référence des gouttes. De plus, les simulations en 3-D effectuées dans une configuration typique de chambre de combustion et des conditions d’injection réalistes ont donné lieu à des résultats qualitativement très satisfaisants. Afin de prendre en compte la modélisation de la turbulence, une extension moyennée, au sens de Reynolds, des équations du modèle diphasique two-way est dérivée, un soin particulier étant apporté aux fermetures des corrélations turbulentes. La répartition de l’énergie dans le spray ainsi que les interactions turbulentes entre les phases ont été étudiées dans des cas tests homogènes. Ces derniers donnent un aperçu intéressant sur la physique sous-jacente dans les MCI. Cette nouvelle approche RANS diphasique est maintenant prête à être employée pour les simulations d’application de MCI. / The ability to simulate two-phase flows is of crucial importance for the prediction of internal combustion engine (ICE) performance and pollutant emissions. The direct injection of the liquid fuel inside the combustion chamber generates a cloud of polydisperse droplets, called spray, far downstream of the injector. From the modeling point of view, the emergence of Eulerian techniques for the spray description is considered promising by the scientific community. Moreover, the bottleneck issue for Eulerian methods of capturing the droplet size distribution with a reasonable computational cost, has been successfully tackled through the development of Eulerian Multi Size Moment (EMSM) method. Towards realistic ICE applications, the present PhD work addresses the modeling of two-way turbulent interactions between the polydisperse spray and its surrounding gas-phase through EMSM method. Following to the moving mesh formalism ArbitraryLagrangian Eulerian (ALE), the source terms arising in the two-phase model have been treated separately from other contributions. The equation system is closed through the maximum entropy (ME) reconstruction technique originally introduced for EMSM. A new resolution strategy is developed in order to guarantee the numerical stability under veryfast time scales related to mass, momentum and energy transfers, while preserving the realizability condition associated to the set of high order moments. From the academic point of view, both the accuracy and the stability have been deeply investigated under both constant and time dependent evaporation laws. All these developments have beenintegrated in the industrial software IFP-C3D dedicated to compressible reactive flows. In the context of 2-D injection simulations, very encouraging quantitative and qualitative results have been obtained as compared to the reference Lagrangian simulation of droplets. Moreover, simulations conducted under a typical 3-D configuration of a combustion chamber and realistic injection conditions have given rise to fruitful achievements. Within the framework of industrial turbulence modeling, a Reynolds averaged (RA) extension of the two-way coupling equations is derived, providing appropriate closures for turbulent correlations. The correct energy partitions inside the spray and turbulent interactions between phases have been demonstrated through homogeneous test-cases. The latter cases gave also some significant insights on underlying physics in ICE. This new RA approach is now ready for ICE application simulations.

Processos biotecnológicos dependem significativamente das técnicas de separação e purificação utilizadas, para manter boa relação custo-benefício na produção em escala industrial de produtos biotecnológicos com fins comerciais, industriais e terapêuticos. A aplicação do sistema micelar de duas fases aquosas (SMDFA) é proposta como alternativa para purificação de biomoléculas/biopartículas, pois permite sua separação e análise, muitas vezes sem que essas percam sua atividade ou propriedades desejadas. Com essa técnica é possível realizar uma partição seletiva que possibilita altos rendimentos. Esse trabalho destinou-se a estudar o emprego dessa metodologia na extração e purificação de Adenovírus em sistema micelar de duas fases aquosas formado por Triton X-114/Suspensão viral. Os ensaios foram realizados em sistemas de 5 g seguindo um planejamento fatorial completo (23) com 4 pontos centrais. Os fatores estudados foram temperatura de extração, pH da suspensão viral e concentração do tensoativo. Sistemas contendo massas de 3g, 10g e 40g foram avaliados. Foi avaliado o efeito do processo de extração com SMDFA sobre a integridade e infectividade de Adenovírus. Alguns dos parâmetros avaliados no processo foram a recuperação da potência viral (RPv) e a recuperação da potência viral específica (RPvø). Esses dois parâmetros avaliam a inativação do Adenovirus pelo processo de extração e ambos apresentaram melhoras quando comparados com a própria suspensão viral para alguns dos sistemas estudados (i.e RPv:341 % e RPvø 1466 %). Esses resultados indicam que o SMDFA foi capaz de particionar seletivamente as partículas virais infecciosas. De acordo com os resultados do planejamento é possível aumentar ainda mais esses resultados controlando as variáveis concentração de tensoativo, pH da suspensão viral e temperatura de extração. / Biotechnological processes depend significantly on separation and purification techniques used to maintain cost-effective industrial-scale production of biotechnological products for commercial, industrial and therapeutic uses. The application of the aqueous two-phase micelar system (ATPMS) is proposed as an alternative for purification, since it allows the separation and analysis of biomolecules /bioparticles, often without loses of activity or their properties. This allows to perform a selective partition that enables high yields. This work aims to study the use of this methodology in the extraction and purification of adenovirus in micelle aqueous two-phase formed by TritonX-114/Viral suspension. All assays were performed in 5 g systems following a full factorial design (23) with four central points. The studied factors were extraction temperature, pH of the viral suspension and concentration of the surfactant. Systems containing masses of 3g, 10g and 40g were evaluated. Extraction procedure effects over integrity and infectivity of adenovirus were also evaluated. Some of the parameters evaluated in the viral recovery process were viral potency (RPv) and recovery of viral specific potency (RPvø). These two parameters measure the inactivation of Adenovirus by the extraction process and both showed improvement when compared with the viral suspension for some of the systems studied (i.e RPv: 341% and RPvø 1466%). These results show that ATPMS selectively partition the infectious viral particles. According to the results of the experimental design is possible to increase, even further, these results controlling the surfactant concentration, viral suspension pH and temperature of extraction.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-02T12:53:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação CCB - Kátia Albuquerque 2016.pdf: 1508022 bytes, checksum: 82278b56e00cafb789bead747a3af48d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T12:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação CCB - Kátia Albuquerque 2016.pdf: 1508022 bytes, checksum: 82278b56e00cafb789bead747a3af48d (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / CAPEs / Enzimas são proteínas com atividade catalítica capazes de integrar diferentes processos biotecnológicos. Dentre as enzimas com aplicação na indústria destaca-se a tanino acil hidrolase (EC 3.1.1.20) ou simplesmente tanase, uma enzima extracelular produzida na presença de ácido tânico por fungos filamentosos, bactérias e leveduras. A tanase (TAH) catalisa a hidrólise de taninos liberando ácido gálico e glicose. TAH pode ser utilizada no tratamento de efluentes, na indústria farmacêutica, de alimentos, bebidas entre outros. Na biotecnologia, o grande desafio na produção de enzimas é extrair a molécula a partir de métodos economicamente viáveis. Assim, o sistema de duas fases aquosas (SDFA) tem sido cada vez mais utilizado para purificar parcialmente diversos produtos biológicos. Neste sentido, o presente trabalho teve como finalidade extrair em SDFA, caracterizar bioquimicamente e aplicar em chá verde a enzima tanase obtida de Aspergillus sp. SIS 25 por fermentação em estado sólido, utilizando a fibra do coco como substrato. Um planejamento fatorial 23 foi utilizado para avaliar a influência das variáveis principais: massa molar (MMPEG) do PEG (1000, 3350 e 6000 g/mol), concentração (20, 22 e 24% m/m) do PEG (CPEG) e concentração (15, 17,5 e 20% m/m) de citrato de sódio (CCIT), sobre as variáveis resposta: coeficiente de partição (K), recuperação (Rec) e aumento de pureza (AP), em pH 6. A tanase foi preferencialmente particionada para a fase sal do sistema uma vez que em todos os ensaios os valores de K foram menores do que 1. As variáveis MMPEG e a interação entre MMPEG-CPEG apresentaram os resultados mais significativos para o valor de K, sendo ambos os efeitos negativos. Com relação ao aumento de pureza, o melhor resultado (3,2) foi observado no ensaio 8 com 24% de PEG 6000 e 20% de sal. A tanase extraída do sistema apresentou temperatura ótima a 30° C e pH ótimo 5,0. A perda da estabilidade foi observada a 50 °C. A TAH desse estudo foi estimulada na presença de Na+ e completamente inibida na presença de Zn2+. Os surfactantes não interferiram significativamente em sua atividade, com exceção do Triton X-100 a 2% que diminuiu a atividade relativa em aproximadamente 50%. No processo de hidrólise dos compostos fenólicos do chá verde, a tanase pré-purificada em SDFA apresentou melhor resultado se comparada ao extrato bruto; 0,75 mL da enzima do sistema reduziu 44% dos fenóis do chá. Os resultados demonstram que o modelo estatístico montado para o SDFA além de permitir a extração de uma tanase parcialmente pura tornou conhecido outros modelos que favorecem a otimização das variáveis estudadas, principalmente o aumento de pureza. Com isso, é possível afirmar que a tanase de Aspergillus sp. SIS 25 pode ser extraída através de um método de baixo custo, que emprega material reutilizável, biodegradável e que o processo conservou as características biquímicas dessa enzima devido à abundância de água que ocorre no sistema e pela utilização de componentes inertes à maioria das bimoléculas. A criação desse ambiente favorável para separar moléculas biológicas pode explicar o fato da tanase não ter perdido sua atividade durante o estudo, mantendo sua ação catalítica principalmente durante a aplicação em chá verde. / Enzymes are proteins with catalytic activity capable of integrating different biotechnological processes. One of the enzymes with application in industry stands out the tannin acyl hydrolase (EC 3.1.1.20) or simply tannase, an extracellular enzyme produced in the presence of tannic acid by filamentous fungi, bacteria and yeast. The tannase (TAH) catalyzes the hydrolysis of tannins releasing gallic acid and glucose. TAH can be used for effluent treatment, pharmaceutical industry, food, beveragesand others. In biotechnology, the big challenge in the production of enzymes is to extract the molecule from economically viable methods. Thus, the aqueous two-phase system (ATPS) has been increasingly used to partiallypurify biological products. In this sense, the present work had as purpose to extract in ATPS, characterize biochemically and apply in green tea the tannase enzyme obtained from Aspergillus sp. SIS 25 by solid state fermentation using coconut fiber like substrate. A factorial design 23 was used to evaluate the influence of major variables: PEG molar mass (1000, 3350 and 6000 g/mol), PEG concentration (CPEG) and sodium citrate concentration (CCIT), on the response variables: partition coefficient (K), recovery (Rec) and purity increase (AP), at pH 6. The tanase was preferentially partitioned to stage the salt system once in all tests the values of K were lower than 1. The variables MMPEG and the interaction between MMPEG-CPEG presented the results more meaningful for the value of K, being both negative effects. With regard to the increase in purity, the best result (3.2) was observed in 8 test with 24% of PEG 6000 and 20% salt. The tannase extracted from system showed optimum temperature at 30 ° C and optimum pH 5.0. The loss of stability was observed at 50° c. TAH this study was stimulated in the presence of Na+ and completely inhibited in the presence of Zn2+. Surfactants not significantly interfere in their activity, with the exception of Triton X-100 2% that decreased the relative activity by approximately 50%. In the process of hydrolysis of phenolic compounds from green tea, tannase pre-purified in ATPS showed better results when compared to the crude extract; 0.75 ml of the enzyme from system has reduced 44% of tea phenols. The results show that the statistical model fitted to the ATPS and allow the extraction of a pure and partially known other models that favor the optimization of the studied variables, especially the increase in purity. With this, it is possible to affirm that the tanase of Aspergillus sp. SIS 25 can be extracted through a low-cost method, employing reusable, biodegradable material and the process preserved the biquímicas features of this enzyme because of the abundance of water that occurs in the system and by the use of inert components to most bimoléculas. The creation of this favourable environment to separate biological molecules can explain the fact of tannase didn't lose its activity during the study, keeping their catalytic action primarily during application in green tea.

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T05:56:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Biazussi_JorgeLuiz_M.pdf: 4897786 bytes, checksum: 407214ced9492976cb44ade6e24f677e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Diferentes métodos para exploração dos óleos pesados surgiram nestes últimos anos. Um método que chamou a atenção da indústria foi o método que adiciona água ao escoamento, formando uma película lubrificante que facilita o escoamento deste óleo que pode escoar em diferentes padrões. O padrão considerado mais eficiente em relação à potencia requerida por vazão de óleo injetado é o padrão Core-Flow. Para a aplicação na indústria torna-se necessário o desenvolvimento de técnicas capazes de monitorar as condições do escoamento e a vazão de óleo. Somando técnicas de medida de fração volumétrica com técnicas de determinação da velocidade do fluido, pode-se desenvolver um método indireto capaz de estimar, entre outras coisas, a vazão de óleo. Sondas capacitivas utilizadas para medição de fração volumétrica apresentam potencial para determinação da espessura da película lubrificante de água em Core-Flow, bem como técnicas de visualização de escoamento com câmeras de filmagem rápida. Calculou-se a espessura da camada de água através de um programa desenvolvido em LabVIEW que analisa as imagens do escoamento. Realizou-se uma estimativa da velocidade média do óleo através da medição da velocidade da interface. A velocidade da interface foi calculada aplicando a técnica de correlação cruzada entre as imagens adquiridas do escoamento. Com estes parâmetros calculados, foi possível estimar o coeficiente de escorregamento entre as fases e calcular a vazão de óleo / Abstract: Different methods for exploitation of heavy oils have emerged in recent years. One method that caught the attention of industry was the method that adds water to form a lubricating film which facilitates the flow of oil. The flow pattern considered the most efficient in terms of frictional pressure gradient reduction factors is the core annular flow. For application in industry it is necessary to develop techniques to assess the flow conditions and the oil flow rate. Merging techniques for measuring volume fraction with those for determining the fluid velocity, it can be developed an indirect method to estimate, among other things, the oil flow rate. Capacitive probes used for measuring volume fraction have a great potential for determining the thickness of the lubricating film of water in core-annular flow, as well as visualization techniques with fast video cameras. We calculated the thickness of the water film through a program developed in LabVIEW that analyzes the images of the flow. The average velocity of the oil was estimated by measuring the speed of the interface. The speed of the interface was calculated using the cross-correlation technique. With these parameters calculated, it was possible to estimate the slip ratio between the phases and calculate the oil flow rate / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:45:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sbruzzi_Dalva_M.pdf: 1983604 bytes, checksum: 3ca47c66cbfb0f6dcff7d83c5b614ccc (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O curauá (Ananas Erectifolius L.B. Smith), espécie vegetal de porte herbáceo, é uma monocotiledônea pertencente à família Bromeliaceae, nativa da região norte do Brasil, especialmente da Amazônia, de onde pode ser extraída a bromelina. Essa faz parte de um grupo de enzimas proteolíticas, usadas na indústria alimentícia e como medicamento, pois oferece amplo espectro de eficácias terapêuticas: antiedemas, anti-inflamatórias, antitrombóticas e atividades fibrinolíticas. O desenvolvimento de novos processos de extração e purificação de proteínas é muito importante, uma vez que essa é uma etapa limitante na produção de bioprodutos. Sistemas de duas fases aquosas são amplamente utilizados para a separação e purificação de biomoléculas. As vantagens da extração em duas fases aquosas, em comparação com outros métodos de purificação, são o elevado rendimento, a faixa de trabalho próxima do equilíbrio, a fácil ampliação de escala e o uso em processos contínuos. Esta pesquisa propõe a caracterização da bromelina do curauá e a sua purificação por extração líquido-líquido em duas fases aquosas, formadas por um polímero (polietilenoglicol) e um sal (fosfato de potássio). Apresenta também um estudo sobre os custos do processo e o preço de venda estimado, e demonstra a sua viabilidade econômica, quer seja para uso como pré-processo nos tradicionais sistemas cromatográficos, quer para a comercialização direta, como alternativa para a bromelina do abacaxi. Os resultados da caracterização mostraram que as condições ideais de trabalho são pH 8,5 e temperatura 35º C para a variedade branca, e pH 8,5 e 30º C de temperatura para a variedade roxa. A massa molar é de 24 kDa, e o melhor sistema de partição da bromelina foi o SBA PEG 4000 em pH 9. A solução enzimática dos melhores sistemas contém 7 U de bromelina e, aproximadamente, 17 mg/L de proteína total medida por Bradford (curauá branco); e 6 U de bromelina e, aproximadamente, 23 mg/L de proteína total medida por Bradford (curauá roxo). O preço de venda calculado para um litro dessa solução enzimática, quando não se obtém lucro (margem de lucro desejada é 0%), foi estimado em R$75,06. Assim, pode-se concluir que o processo de purificação da bromelina das folhas de curauá, ao ser utilizado sistema bifásico aquoso, PEG/sal, é promissor no que diz respeito a sua possibilidade de produção em escala industrial / Abstract: Curaua (Ananas erectifolius L.B. Smith) is a mocotyledonous herbaceous specie belonging to the Bromeliaceae family and it is native to the north region of Brazil, especially the Amazonian Complex, that we can extract bromelain which belongs to a group of proteolytic enzymes derived from herbaceous species of Bromeliaceae family, which are used in food industries and as drugs as such as they offer a wide spectrum of therapeutic efficacies: antiedemateous, antiinflammatory, antithrombotic and fibrinolytic activities. The development of new extraction and purification processes of proteins is very important, as this is a limiting step in the production of bioproducts. Aqueous two-phase systems are widely used for separation and purification of biomolecules. The advantages of aqueous two-phase extraction compared to other purification methods lie in high productivity, working range close to equilibrium, easy scale up and use in continuous processes. This research proposes the curaua's bromelain characterization, and its purification by a liquid-liquid extraction in aqueous two-phase system, formed by a polymer (polyethylene glycol) and a salt (potassium phosphate). It also presents a study about the costs of this process and the estimated sale price, showing its economic viability, whether it is for use as a pre-process in traditional chromatographic systems or direct commercialization, as an alternative for the bromelain of pineapple. The curaua's bromelain characterization results showed that the ideal working conditions are pH 8.5 and 35 ºC of temperature to white variety and pH 8.5 and 30°C of temperature to purple variety. The curaua's molecular weight is 24 kDa and the best bromelain partitioning system was the SBA PEG 4000 at pH 9. The enzyme solution of the best purification system contains 7 U of bromelain and about 17 mg/L of total protein measured by Bradford (white curaua) and 6 U of bromelain and about 23 mg/L of total protein measured by Bradford (purple curaua). The estimated sale price for a liter of this enzyme solution, when profit is not achieved (0% of desired markup), was estimated at R$ 75, 06. So, the curaua's bromelain purification process using an aqueous two-phase system, PEG/salt, is promising with regard to the possibility of industrial scale production / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ricardo Augusto Mazza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuillermoNavarro_JuanJose_M.pdf: 3419746 bytes, checksum: 4938a1fd57b3e5e404a4456f18b322a3 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O escoamento gás-líquido intermitente em golfadas de líquido é composto por uma sucessão de bolhas de gás alongadas e pistões de líquido, que interagem cinematicamente e dinamicamente à medida que viajam ao longo da tubulação. Essas interações produzem o caráter intermitente do escoamento fazendo com que o escoamento não seja periódico nem no tempo nem no espaço. Desta forma, modelar o escoamento padrão golfadas de líquido é um desafio aos pesquisadores. O presente trabalho tem como objetivo determinar as freqüências características/naturais da oscilação da velocidade do pistão e da pressão da bolha em escoamento padrão golfadas de líquido. O fenômeno oscilatório é estudado numericamente utilizando-se um modelo de seguimento dinâmico de pistões, no qual se obtém um sinal característico da evolução da velocidade de líquido e da pressão da bolha ao longo do tempo. Esses sinais são analisados utilizando-se a transformada de Hilbert-Huang para determinar as freqüências características. Também é proposta uma solução analítica aproximada para determinar as freqüências naturais de oscilação, sendo comparada com os resultados numéricos, determinando os limites da validade para a solução analítica aproximada. A solução analítica é obtida por meio de análise dimensional das principais grandezas envolvidas e a similaridade com sistemas massa-mola / Abstract: The slug flow pattern is described by a succession of liquid pistons trailed by elongated gas bubbles. One of the least known features of this specific flow pattern is the compressibility effect associated with the elongated gas bubble. In fact when the gas-liquid mixture is subjected to a pressure or velocity disturbance it is expected that the system, composed by liquid pistons trailed by elongated bubbles, oscillates. The objective of this work is to disclose the natural frequency modes of this system as a function of the flow properties including the lengths of the liquid piston and gas bubble, the bubble liquid holdup among others. The kinematical and dynamical interactions among the bubbles and the liquid pistons are modeled accordingly to the slug tracking model. A numerical and an analytical solution to this model are sought. The first one retains all non-linear terms and the frequency signal response is obtained using Hilbert-Huang transform. The second one is an approximated solution given by linearizing the slug tracking model to get an analytical solution to the frequency in terms of the slug flow properties. An analysis of the frequency spectra obtained from the analytical solution and from the Hilbert-Huang transformation is performed within the linear range of the model. Both techniques disclose that the gas pressure and the liquid piston velocity have time dependent frequencies / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Edson Bim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-21T11:58:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ValmirMachado_M.pdf: 3590571 bytes, checksum: 64d5729c458a96919ef78024257af6a4 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Esta dissertação tem o objetivo de determinar um modelo matemático para o motor de indução bifásico assimétrico com os enrolamentos de estator conectados em T e investigar algumas propriedades tais como aceleração livre, característica estática conjugado-velocidade e as correntes em regime permanente. Este motor é projetado para ser alimentado a partir de duas fases e do neutro, e requer um valor particular para a relação de espiras entre os enrolamentos do estator. Inicialmente, uma transformação de variáveis é realizada com a finalidade de encontrar um motor equivalente que não possua nenhum ponto condutivo comum entre os enrolamentos e que apresente a mesma fm.m do motor original. Fazendo uso do conceito de circuitos acoplados são obtidas as equações básicas. A seguir, essas variáveis são escritas no sistema de referência estacionário e um circuito equivalente é obtido. Utilizando esse circuito equivalente, são apresentados resultados de simulação computacional e resultados de testes experimentais.A comparação dos mesmos exibiram uma boa concordância,mostrando que o modelo matemático é adequado / Abstract: This dissertation has the aim of determining a mathematical model for asymmetrical two-phase induction motor with T-connected stator windings and to investigate some properties such as free acceleration, steady-state torque-speed characteristic and steady-state currents. This motor is designed to operate from supply of two phases and neutral, and a particular value for the stator tums ratio is required. First, a transformation of variables is accomplishedto obtain an equivalent motor that do not have electric connection and that presents the same m.m.f. of original motor. Making use of the concept couple circuits, the basic equations are derived. Second, these variables are written in the stationary referencefTameand an equivalentcircuit is obtained. By using this equivalent circuit, computer simulationis presented and compared with experimental results. The tests exhibited a good agreement, showing that the mathematical model is adequate / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Roger Josef Zemp, Paulo de Carvalho Tofani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-29T06:10:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Navarro_MoysesAlberto_D.pdf: 5659553 bytes, checksum: 5053e728e8c53710ee79a2d3d789497c (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A limitação do escoamento em contracorrente, ou inundação, fenômeno caracterizado pelo controle que um gás exerce no escoamento de um líquido em sentido contrário, desempenha papel importante em diversos equipamentos das engenharias química e mecânica (condensador de refluxo, colunas recheio, tubos de calor etc.). Mais recentemente, o fenômeno tem recebido atenção especial da área nuclear devido à sua influência no comportamento termo fluido dinâmico de um reator nuclear durante um acidente de perda de refrigerante. A maioria dos estudos experimentais e analíticos sobre a inundação foi executada em tubos verticais. Menor atenção por parte dos pesquisadores tem recebido as geometrias mais complexas como as constituídas por canais de escoamento anulares, com placas perfuradas e, especialmente, aqueles constituídos de tubos horizontal e inclinado conectados por uma curva, como a "perna quente" dos reatores nucleares refrigerados a água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR). Para melhor subsidiar as análises deste fenômeno, foi conduzido no CDTN/CNEN uma série de experimentos em seções de teste em acrílico com a mesma forma geométrica da "perna quente" de um PWR. Nestes experimentos, o escoamento em contracorrente foi estabelecido com injeção de água pela extremidade superior da tubulação inclinada e de ar através da outra extremidade da seção. Com incursão gradual ascendente na velocidade do ar para níveis de injeção de água preestabelecidos, foram determinadas as velocidades de início de arraste da água pelo ar, de início de arraste total e, durante a redução gradativa da velocidade do ar, as velocidades dos fluidos relativas à fase de inundação, quando a penetração da água é controlada pelo escoamento do ar. Com o objetivo de se avaliar as influências das características geométricas do canal de escoamento, foram realizados experimentos com diferentes comprimentos horizontais e inclinados, inclinações do duto inclinado, alturas hidrostáticas acima da extremidade superior e diâmetros da seção de testes. Os resultados experimentais mostraram uma dependência do inicio do arraste com a taxa de injeção água e com as características geométricas da seção de testes. Para uma geometria defmida, na condição de inundação, os pontos experimentais seguem uma curva característica até o início do arraste total assim como, na redução da vazão de ar, até o retomo à precipitação total, que independente da taxa de água injetada. Variações (:t 20°) em tomo de 50° na inclinação pouco afetam o comportamento da curva de inundação. Foi constatado ainda que, para uma mesma velocidade de ar, o aumento do comprimento horizontal ou do inclinado da seção provoca o aumento do arraste de água. O levantamento das influências dos parâmetros geométricos da seção de testes no comportamento da inundação gerou uma nova correlação para o fenômeno / Abstract: The Countercurrent Flow Limitation (CCFL), or flooding, is characterized by the restraint imposed by a gas on a countercurrent liquid flow. The phenomenon plays important role in several equipment in the chemical and mechanical engineerings (reflux condensator, packed columns, heat pipes). More recently the phenomenon has received special attention by the nuclear area due to its influence in the thermal-hydraulic behavior of a nuclear reactor during a postulated loss of coolant accident. Most of the experimental and analytical studies about the flooding was performed in vertical ducts. The more complex geometries, such as annular channels, or channels with perforated plates and, especially, those which are constituted by a horizontal pipe connected to an inclined riser, as the hot leg of the Pressurized Water Reactors - PWR, have received little attention by the researchers. To subsidize the analyses of this phenomenon, experiments in test sections with the same geometric form of the hot leg of a PWR were carried in CDTN/CNEN. In these experiments, the countercurrent flow was established with water injection in the upper extremity of the inclined pipe associated to air injection through the other extremity of the test section. With ascending and gradual air flow rate, for specific water flow rates, the air velocities at the onset of flooding and at the onset of total water carryover were measured. During an air flow rate reduction phase, the relative fluids velocities in the flooding phase, when the water penetration is controlled by the air in countercurrent, were also determined. In order to evaluate the influence of the geometric characteristics of the test section, experiments with different horizontal and inclined lengths, inclinations of the inclined riser, water head above the upper extremity and diameters of the test section, were also performed. The experimental results showed that the onset of flooding is a complex function of water flow late injection and depends on the geometry of the test section. For a specific geometry, in the flooding condition, the experimental points follow a characteristic curve ITom the onset of the total carryover until the total water precipitation. These flooding curve was found to be independent of the injected water flow rate. The imposed variations (:t 20) around 50° in inclination of the inclined riser produced negligible effects in the flooding curve. It was also verified that, for a same air velocity, a longer horizontal or inclined length induces an increase in the carryover water. This study proposes a new flooding correlation considering the influence of the geometrical parameters / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Sergio Nascimento Bordalo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:41:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RafaeldeCastro_M.pdf: 1603033 bytes, checksum: 5b19ae643a703f87aab5fd52d37d741a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A deposição de parafinas em dutos submarinos é um sério problema para a produção marítima de petróleo. Parafinas são substâncias orgânicas caracterizadas por longas cadeias de carbono e hidrogênio, formadas por ligações covalentes simples, apresentando peso molecular elevado, devido ao grande número de átomos de carbono. Parafinas precipitam-se de soluções oleosas devido a um decréscimo de temperatura, e com o tempo, a parafina sólida fora da solução líquida deposita-se nas paredes das tubulações obstruindo o fluxo e ocasionando o aumento de perda de carga por fricção nas linhas. Em conseqüência, ocorre diminuição da vazão dos fluidos e entupimento da seção do duto de produção, entre outros problemas. O presente trabalho visa estudar esse fenômeno na produção de petróleo no mar, onde existe um gradiente térmico ao longo do escoamento devido à elevada diferença de temperatura entre o reservatório e o fundo do oceano. Para esse fim, foi construído um aparato experimental que consiste em uma tubulação horizontal de 25,4 mm (1") de diâmetro e cerca de 13 metros de comprimento, imersa em um banho de água gelada. Medidas de gradiente de pressão e de temperatura são efetuadas ao longo da tubulação, de modo a estudar o efeito da presença de água no escoamento, em relação ao fluxo monofásico de óleo, na deposição de parafina e no aumento do gradiente de pressão. / Abstract: The paraffin deposition in submarine pipelines poses a serious problem for the offshore oil production. Paraffins are organic substances characterized by long chains of carbon and hydrogen, linked by simple covalent bonds, presenting high molecular weight, due to the large number of carbon atoms. Paraffins precipitate off oily solutions due to a temperature decrease, and with time, the solid paraffin out of the liquid solution deposits on the walls of the pipeline, obstructing the flow and causing an increase of the pressure drop along the lines. Consequently, a reduction of the flow rate occurs, as well as clogging of the cross section of the production duct, among others problems. The present work aims to study this phenomenon in the case of oil production at the sea, where a thermal gradient exists along the flowlines, due to high temperature difference between the petroleum reservoir and the bottom of the ocean. To this end, an experimental apparatus was built consisting of an horizontal pipeline about 13 meters long with a 25,4 mm (1 in) diameter, immersed in a chilly water bath. Measurements of temperature and pressure were taken along the length of the pipeline, to study the effect of the two-phase flow, in relation to the single-phase flow, on the paraffin deposition and on the increase of the pressure gradient. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo