Estudo experimental das características do escoamento turbulento nas primeiras fileiras de bancos de tubos

Este trabalho apresenta um estudo experimental das características do escoamento turbulento nas primeiras fileiras de bancos de tubos. São estudados os escoamentos sobre três geometrias de arranjos de tubos: dois tubos posicionados lado a lado normais ao escoamento, uma fileira de tubos transversal ao escoamento e bancos de tubos de configuração quadrangular, com três razões de espaçamento diferentes. O objetivo é entender o comportamento das instabilidades e fenômenos aleatórios e transientes que ocorrem nas primeiras fileiras de bancos de tubos e se propagam para o seu interior. Os resultados experimentais são obtidos através de medições em túnel de vento e visualizações em canal de água. Para a obtenção dos campos de velocidade é utilizada a técnica de anemometria de fio quente e para as medições de pressão é utilizado um transdutor de pressão piezo resistivo. Os dados experimentais obtidos são analisados por ferramentas estatísticas, espectrais e de ondaletas. As visualizações são feitas através da técnica de injeção de tinta diretamente no escoamento. Os resultados mostram a presença de instabilidades geradas a partir da segunda fileira do banco de tubos, que se propagam para o interior, gerando um comportamento onde as três componentes ortogonais do escoamento são igualmente importantes. O comportamento tridimensional do escoamento é responsável por uma redistribuição de massa dentro do banco de tubos que leva a valores de velocidade e números de Strouhal não esperados para a geometria estudada.

Estudo experimental dos campos de pressão e velocidade em bancos de tubos com a utilização de defletores

A utilização de placas defletoras em banco de tubos é muito difundida em trocadores de calor, aumentando os níveis de turbulência do escoamento e o tempo de contato do fluido refrigerante e a superfície aquecida dos tubos. Os vórtices gerados pela turbulência tem a finalidade de imprimir a camada limite térmica dos tubos, onde o calor é trocado basicamente por condução, tornando a troca de calor mais eficiente. No entanto a maioria dos estudos em bancos de tubos considera um escoamento incidindo uniformemente sobre os tubos, sem qualquer tipo de análise dos efeitos causados pela utilização de placas defletoras, transformando-se assim em idealizações pouco reais. A proposta deste trabalho é analisar experimentalmente os efeitos causados no escoamento pelo uso de defletores, tomando-se como referência a região entre-tubos (linhas), onde para tanto foram estudadas duas geometrias distintas. A primeira geometria consiste uma placa defletora voltada para o escoamento e nela encontram-se montados dez tubos, dispostos horizontalmente em duas linhas, e a partir de uma certa distância a jusante ocorre um estreitamento súbito do canal prolongando-se até a saída. Com este tipo de geometria, pretende-se estudar os efeitos no desenvolvimento do escoamento para uma entrada assimétrica. A segunda geometria estudada é uma simplificação de bancos de tubos utilizados em trocadores de calor, porém, agora, com o uso de defletores. Nesta seção o escoamento é obrigado a contornar três placas defletoras, duas na parede superior do canal e uma na parede inferior, montadas de forma eqüidistantes O número de Reynolds, para ambas as seções, foi calculado com o diâmetro externo do tubo (32.1 mm) e a velocidade média do escoamento abaixo da primeira placa defletora, Ue. Para a primeira seção o número de Reynolds foi de 3.32 x 104 e para segunda 2.99 x 104. Os testes foram realizados em um canal retangular de 146 mm de altura e 193 mm de largura, com 900 mm de comprimento. Os bancos de tubos possuem uma relação de espaçamento, passo-diâmetro de 1,26, com dez tubos dispostos em duas linhas. As velocidades médias, suas direções e flutuações de velocidade foram investigadas ao longo das fendas, linhas, permitindo um conhecimento do desenvolvimento das componentes de velocidades, bem as intensidades de turbulência desde a região de entrada. Este estudo revelou que o desenvolvimento do escoamento , após a passagem por defletores se dá para distâncias superiores aquelas aqui estudadas.

Transferência de calor e controle de temperatura em tubos capilares utilizados em eletroforese capilar

Este trabalho tem por objetivo estudar a transferência de calor em tubos capilares cilíndricos utilizados na técnica de separação de moléculas denominada Eletroforese Capilar. Esta técnica é usada, por exemplo, na análise de biomoléculas e no sequenciamento de DNA, onde o controle da temperatura está diretamente ligado ao desempenho destes métodos e à qualidade dos resultados. Para empregar esta técnica, tensões elétricas da ordem de 20 kV são aplicadas entre as extremidades dos tubos capilares, que possuem normalmente 50 cm de comprimento, 350 µm de diâmetro externo e 50 µm de diâmetro interno, preenchidos por uma solução aquosa. Tais tensões geram uma corrente elétrica na solução, provocando aquecimento distribuído por Efeito Joule. Os tubos capilares são construídos em quartzo amorfo e protegidos por uma camada de material polimérico (poliimida). Para implementar o controle da temperatura, os tubos capilares são colocados em contato com um fluido de resfriamento. Num primeiro momento, os estudos são realizados por simulação numérica, empregando o Método dos Volumes Finitos em rotinas escritas em FORTRAN. São simulados casos onde os tubos são recobertos por camadas cilíndricas de materiais com uma condutividade térmica relativamente boa, com o objetivo de aumentar a superfície de troca de calor com o fluido de resfriamento. Como resultado, obtêm-se curvas da temperatura no centro dos tubos capilares em função do coeficiente de transferência de calor por convecção. Um caso de interesse é quando os tubos capilares são posicionados excentricamente ao recobrimento cilíndrico Num segundo momento, é utilizado o software de simulação numérica ANSYS CFX®, onde é simulado o resfriamento dos mesmos tubos capilares expostos a um escoamento transversal de ar a 15°C. Neste caso, também são aplicados os recobrimentos cilíndricos e, além disso, opta-se por simular o resfriamento de um arranjo de vários tubos (sistema multicapilar) dispostos entre placas de vidro, no formato de um sanduíche. Como resultados mais importantes salientam-se: a) o aumento do raio do recobrimento resulta no aumento da transferência de calor, fazendo com que a temperatura no núcleo do capilar fique estacionada em valores baixos que não comprometem as separações/análises; b) chegou-se a um valor de raio crítico da ordem de 10 mm para a condição de operação mais típicas na área da Eletroforese Capilar; c) as montagens com o tubo capilar concêntrico e excêntrico ao recobrimento não apresentam diferenças significativas no perfil de temperatura da solução tampão; e finalmente d) observa-se que o uso de duas placas de material dielétrico com os capilares posicionados em forma de sanduíche entre elas permite uma eficiente dissipação do calor gerado na solução tampão.

Aquecedor carcaça/tubos com múltiplas passagens

Curso de Tecnologia Sucroalcooleira. Disciplina de Tecnologia de Produção de Açúcar. Ilustração. Dimensão: 1146x1474. Tamanho: 129Kb.

Suporte para tubos de ensaio

Este modelo é parte de um conjunto de modelos 3D produzidos pela equipe de audiovisual da SEaD/UFSCar para o jogo de realidade virtual “O Laboratório de Química”.

Um estudo da aplicação do conceito de risco na conscientização e conhecimento de estudantes de ensino técnico sobre riscos de segurança e saúde ocupacional em laboratório de soldagem

This dissertation presents a discussion on the level of risk awareness of students who have welding practice in the laboratories at CEFET/PI, both in Teresina and Floriano. Its main goal is to investigate risk factors involving students, teachers and employees that work in these laboratories. It s an empirical survey, held among a certain amount of students from the course in Mechanic Technology. For data analysis, the concept of risk was compared to the students direct measure of perception. The main results suggest the students must be better informed, more risk aware and more competent, in order to avoid accidents. They also point to a strong need for a more formal and effective performance to assure full consciousness about the risks involving the welding practice.

Capacidade de absorção de energia de tubos de compósitos submetidos à compressão

Structures capable of absorbing large amounts of energy are of great interest, particularly for the automotive and aviation industries, to reduce tbe impact on passengers in the case of a collision. The energy absorption properties of composite materials structures can be tailored, thus making these structures an appealing option a substitute of more traditional structures in applications where energy absorption is crucial. ln this research, the influence of some parameters, which affect the energy absorption capacity of composite material tubes, was investigated. The tubes were fabricated by hand lay-up, using orthophthalic polyester resin and a plain weave E-glass fabric Test specimens were prepared and tested under compression load. The ínfluence of the following parameters on the specific energy absorption capacity of the tubes was studied: fiber configuration (0/90º or ± 45°), tube cross-section (circular or square), and processing conditions (with or without vacuum). The results indicated that circular cross-section tubes with fibers oriented at 0/90º presented the highest level of specific energy absorbed. Further, specimens from tubes fabricated under vacuum displayed higher energy absorption capacity, when compared with specimens from tubes fabricated without vacuum. Thus, it can be concluded that the fabrication process with vacuum produce composite structures with better energy absorption capacity

Efeito de adições poliméricas na aderência de pastas de cimento a tubos metálicos após ciclagem térmica

Thermal recovery methods, especially steam injection, have been used to produce heavy oils. However, these methods imply that the metallic casing-cement sheath interface is submitted to thermal cycling. As a consequence, cracking may develop due to the thermal expansion mismatch of such materials, which allows the flow of oil and gas through the cement sheath, with environmental and economical consequences. It is therefore important to anticipate interfacial discontinuities that may arise upon Thermal recovery. The present study reports a simple alternative method to measure the shear strength of casing-sheath interfaces using pushthrough geometry, applied to polymer-containing hardened cement slurries. Polyurethane and recycled tire rubber were added to Portland-bases slurries to improve the fracture energy of intrinsically brittle cement. Samples consisting of metallic casing sections surrounded by hardened polymer-cement composites were prepared and mechanically tested. The effect of thermal cycles was investigated to simulate temperature conditions encountered in steam injection recovery. The results showed that the addition of polyurethane significantly improved the shear strength of the casing-sheath interface. The strength values obtained adding 10% BWOC of polyurethane to a Portland-base slurry more than doubled with respect to that of polyurethane-free slurries. Therefore, the use of polyurethane significantly contributes to reduce the damage caused by thermal cycling to cement sheath, improving the safety conditions of oil wells and the recovery of heavy oils

Estudo de um isolante térmico para tubos fabricado em material compósito

It presents a new type of insulation for ductwork hot water, which can be used in solar systems for heating water, which consists of a composite of different compositions based on plaster, cement and EPS ground, palm and water. This composite has as its main features easy assembly and manufacturing processes and low cost. Comparative results will be presented on the tests of materials and thermal tubes proposed. Four formulations were used to manufacture tubes with three diameters 70, 65 and 42mm. It was also tested conventionally used for elastomeric foam insulation to 110 ° C, for a comparative analysis with the composite pipe insulator proposed. It will demonstrate that the cost of manufacturing of such tubes is competitive with alternative elastomeric foam tested, but results of the composite tube to the temperature range studied, are lower. Another drawback of the composite insulator tube is its large mass. It would be important to test such a composite for greater levels of temperature to a diagnostic technique competitive with conventionally used insulators. A positive factor of using the proposed composite-tube would be the recycling of EPS so damaging to the environment, representing an environmentally friendly application of science

Modelagem e simulação da solubilização da parafina em tubos circulares e em regime laminar

O óleo produzido nos novos campos de petróleo está cada vez mais parafínico e viscoso, com isso, à medida que o óleo é escoado, parafinas são depositadas sobre as paredes internas do tubo, e ao longo do tempo, tendem a reduzir drasticamente a área transversal ao escoamento. Visando estudar o processo de solubilização da parafina em dutos, esse trabalho objetiva desenvolver modelos matemáticos que represente o processo, com base nos fenômenos envolvidos no mesmo tais como transferência de massa, transferência de energia e equilíbrio sólido-líquido, implementando-os em um ambiente de desenvolvimento VBA (Visual Basic) for Excel ®. O presente trabalho foi realizado em quatro etapas: i) modelagem dos fenômenos de transferência de calor e massa, ii) modelagem da rotina dos coeficientes de atividade através do modelo UNIFAC e modelagem do sistema de equilíbrio sólido-líquido; iii) modelagem matemática do processo de solubilização e cálculo da espessura da parafina ao longo do tempo; iv) implementação dos modelos em um ambiente de desenvolvimento VBA for Excel® e criação de um simulador com uma interface gráfica, para simular o processo de solubilização da parafina depositada em dutos e sua otimização. O simulador conseguiu produzir soluções bastante adequadas, mantendo continuidade das equações diferenciáveis do balanço de energia e de massa, com uma interpretação física viável, sem a presença de dissipação de oscilações nos perfis de temperatura e massa. Além disso, esse simulador visa permitir a simulação nas diversas condições de escoamento, bem como compreender a importância das variáveis (vazão, temperatura de entrada, temperatura externa, cadeia carbônica do solvente). Através dos resultados foram possíveis verificar os perfis de temperatura, fração molar e o de solubilização

Influência do tipo de chanfro, tecimento e sentido de laminação na distorção angular em soldagem GMAW-P robotizada de alumínio

The industry's interest in having a greater control of the deformations caused by welding is due to the geometric and dimensional tolerances been more and more precise in the project specifications, motivating the manufacturing engineering to develop stable processes and to ensure routine production. Aiming at it, the main goal of this present work is to analyze how much routine situations used in automatic aluminum welding can influence on the angular deformations of this material. Using the alloy AA 5052 H34, and the automatic welding in pulsed GMAW process, three types of weaving were applied throughout the length of the weld, in butt joints assembled without groove and with 60 degrees single-V-groove, arranged transversely as well as longitudinally to the rolling direction of the plate. The measurement of the deformations was made by a three-dimensional equipment, before and after the welding, in three distinct regions in the specimens. The profile of the weld bead was the main factor for the different types of deformations found, as revealed by macrographical analysis. The 60 degrees single-V-groove had higher amplitudes of deformations as the joint without groove. The torch oscillation wasn't a variable of statistically significant influence on this amplitudes.

Desenvolvimento da Tecnologia de Soldagem do Titânio pelo Processo TIG Orbital no Segmento Aeroespacial Brasileiro - Parte 2: Caracterização das Juntas Soldadas

In this work, three welding programs for orbital TIG previously developed were used, using pulsed current and increasing speed (M), constant current (#B) and pulsed current and decreasing current (#C). One of those should be used for the propulsion system of the satellite CBERS (CHINA-BRAZIL EARTH RESOURCES SATELLITE). Welded joints using tubes of commercially pure titanium were obtained with these procedures, which were characterized by means of mechanical and metallographic tests. The obtained results show that the three welding procedures produce welded joints free of defects and with adequate shape. Although small differences on mechanical properties and microstructure have been observed, the three welding programs attained compatible results with international standards used in the aerospace segment. The welding program #B, due the reduced heat input used, was considered to obtain slightly advantage over the others.

Transferência de oxigênio em reatores de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos em meios bifásico e trifásico com variação da relação entre diâmetros

A eficiência do reator de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos depende das condições hidrodinâmicas que influem na transferência de oxigênio ao biofilme. Este trabalho investigou a influência da relação entre diâmetros dos tubos e da concentração de meio suporte (areia), sobre o coeficiente global de transferência de oxigênio (K La). Os ensaios - em reatores de 2,6 m de altura, com diâmetro externo de 250 mm e internos de 100, 125, 150 e 200 mm - empregaram vazões de ar até 2.500 L.h-1 e concentrações de até 150 g.L-1 de areia. O K La aumentou ligeiramente com 30 g.L-1 e diminuiu para concentrações maiores, confirmando relatos da literatura em condições semelhantes. Um modelo para K La em meio bifásico foi ajustado para as diversas relações ensaiadas entre a área externa e a interna, postulando-se uma redução na razão entre a transferência na fase líquida e o diâmetro da bolha com o aumento da vazão de ar.

Efeitos da pressão limite (25 cmH2O) e mínima de "selo" do balonete de tubos traqueais sobre a mucosa traqueal do cão

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: As lesões da mucosa traqueal em contato com o balonete do tubo traqueal são proporcionais à pressão exercida pelo balonete e ao tempo de exposição. O objetivo foi estudar as eventuais lesões da mucosa do segmento traqueal em contato com o balonete do tubo traqueal insuflado com volume de ar suficiente para se obter pressão de "selo" ou com a pressão limite de 25 cmH2O, abaixo da pressão crítica de 30 cm de água para produção de lesão da mucosa traqueal. MÉTODO: Dezesseis cães foram submetidos à anestesia venosa e ventilação artificial. Os cães foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos de acordo com a pressão no balonete do tubo traqueal (Portex Blue-Line, Inglaterra): Gselo (n = 8) balonete com pressão mínima de "selo" para impedir vazamento de ar durante a respiração artificial; G25 (n = 8) balonete insuflado até obtenção da pressão de 25 cmH2O. A medida da pressão do balonete foi realizada por meio de manômetro digital no início (controle) e após 60, 120 e 180 minutos. Após o sacrifício dos cães, foram feitas biópsias nas áreas da mucosa traqueal adjacentes ao balonete e ao tubo traqueal para análise à microscopia eletrônica de varredura (MEV). RESULTADOS: A pressão média do balonete em G25 manteve-se entre 24,8 e 25 cmH2O e em Gselo entre 11,9 e 12,5 cmH2O durante o experimento. As alterações à MEV foram pequenas e não significantemente diferentes nos grupos (p > 0,30), mas ocorreram lesões mais intensas nas áreas de contato da mucosa traqueal com o balonete do tubo traqueal, nos dois grupos, em relação às áreas da mucosa adjacentes ou não ao tubo traqueal (p < 0,05). CONCLUSÕES: No cão, nas condições experimentais empregadas, a insuflação do balonete de tubo traqueal em volume de ar suficiente para determinar pressão limite de 25 cmH2O ou de "selo" para impedir vazamento de ar determina lesões mínimas da mucosa traqueal em contato com o balonete e sem diferença significante entre elas.