Distributions of temperature, velocity and viscosity at symmetrical axis of cylindrical plume in earth's mantle with variable viscosity

The parameters at the symmetrical axis of a cylindrical plume characterize the strength of this plume and provide a boundary condition which must be given to investigate the structure of a plume. For Newtonian fluid with a temperature-and pressure-dependence viscosity, an asymptotical solution of hydrodynamic equations at the symmetrical axis of the plume is found in the present paper. The temperature, upward velocity and viscosity at the symmetrical axis have been obtained as functions of depth, The calculated results have been given for two typical sets of Newtonian rheological parameters. The results obtained show that the temperature distribution along the symmetrical axis is nearly independent of the theological parameters. The upward velocity at the symmetrical axis, however, is strongly dependent on the rheological parameters.

The Droplet Group Micro-Explosions, Viscosity and Atomization Characteristics of W/O Emulsions

The spray of emulsified fuel, composed of diesel fuel, water and methanol can make micro-explosion under high temperature conditions, and the viscosity and the atomization characteristics of emulsion have significant effects on the micro- explosion of emulsions. To clarify the combustion mechanism of water-in-oil emulsion sprays, combustion bomb experiments were carried out, and the droplet group micro- explosions in W/O fuel emulsion sprays in a high-pressure, high-temperature bomb were observed clearly by a multi-pulsed, off-axis, image-plane ruby laser holocamera and continuously by a high-speed CCD camera.The viscosity and atomization characteristics of emulsions were also studied experimentally. The experimental results show that the higher concentration of the aqueous phase (water-methanol) (<50%) increases the viscosity of the emulsions, especially for higher agent concentration, and higher aqueous phase concentration and higher viscosity results in lager Sauter Mean Diameter (SMD). The experiment results also show that the different kinds of emulsifying agents, with different Hydrophile-Lipophile Balance (HLB) values, have significant influence on the viscosity of the emulsions.

The Influence of Viscosity and Surface Tension on Atomization of Water/Methanol and Diesel Emulsions

This paper shows the result of experimental studies of the influence of viscosities, surface tensions on atomization characteristics of water/methanol and diesel emulsions. Three emulsifying agents Y01, Y02 and Y03, with viscosity of 1.32 ～ 1.5 Pa·s and HLB values of 5.36, 4.83 and 4.51 respectively was produced by Span 80 and Tween 60. In the W/O emulsions, the aqueous phase is between 10% and 50%; the agent concentration added is 0.8 ～ 8.0%. The viscosity of the emulsions is 0.003 ～ 0.02 Pa·s, and the surface tension is 0.04 ～ 0.1 N/m. The types and concentrations of agents and the aqueous phase ( < 50%) significantly influence the viscosity of the emulsions and the Sauter Mean Diameter, measured by Malvern Particle Analyzer SERIES 2600.

Three-dimensional models of mantle convection : influence of phase transitions and temperature-dependent viscosity

Two of the most important questions in mantle dynamics are investigated in three separate studies: the influence of phase transitions (studies 1 and 2), and the influence of temperature-dependent viscosity (study 3).

(1) Numerical modeling of mantle convection in a three-dimensional spherical shell incorporating the two major mantle phase transitions reveals an inherently three-dimensional flow pattern characterized by accumulation of cold downwellings above the 670 km discontinuity, and cylindrical 'avalanches' of upper mantle material into the lower mantle. The exothermic phase transition at 400 km depth reduces the degree of layering. A region of strongly-depressed temperature occurs at the base of the mantle. The temperature field is strongly modulated by this partial layering, both locally and in globally-averaged diagnostics. Flow penetration is strongly wavelength-dependent, with easy penetration at long wavelengths but strong inhibition at short wavelengths. The amplitude of the geoid is not significantly affected.

(2) Using a simple criterion for the deflection of an upwelling or downwelling by an endothermic phase transition, the scaling of the critical phase buoyancy parameter with the important lengthscales is obtained. The derived trends match those observed in numerical simulations, i.e., deflection is enhanced by (a) shorter wavelengths, (b) narrower up/downwellings (c) internal heating and (d) narrower phase loops.

(3) A systematic investigation into the effects of temperature-dependent viscosity on mantle convection has been performed in three-dimensional Cartesian geometry, with a factor of 1000-2500 viscosity variation, and Rayleigh numbers of 10^5-10^7. Enormous differences in model behavior are found, depending on the details of rheology, heating mode, compressibility and boundary conditions. Stress-free boundaries, compressibility, and temperature-dependent viscosity all favor long-wavelength flows, even in internally heated cases. However, small cells are obtained with some parameter combinations. Downwelling plumes and upwelling sheets are possible when viscosity is dependent solely on temperature. Viscous dissipation becomes important with temperature-dependent viscosity.

The sensitivity of mantle flow and structure to these various complexities illustrates the importance of performing mantle convection calculations with rheological and thermodynamic properties matching as closely as possible those of the Earth.

Determinação da viscosidade de misturas assimétricas em alta pressão usando regras de mistura

O conhecimento de propriedades de transporte de misturas a diferentes pressões e temperaturas é importante em projetos, operação, controle e otimização de processos industriais. Nestes processos, frequentemente, o fluido é uma mistura binária ou multicomponente de hidrocarbonetos, como fluidos de petróleo. Propriedades experimentais de misturas, especialmente, a viscosidade absoluta como função de temperatura e pressão, podem fornecer importantes informações sobre o comportamento do fluido em diferentes composições e são usadas no desenvolvimento de modelos e correlações e na caracterização de misturas complexas. Diversas regras de mistura têm sido propostas na literatura para cálculo de viscosidade de misturas. Estas regras de mistura preveem o comportamento da mistura à pressão atmosférica usando propriedades dos componentes puros. Porém, em diversas aplicações é necessário estimar a viscosidade de misturas a altas pressões. Neste estudo, foram avaliadas regras de mistura comumente usadas como Refutas, Fator de Mistura, Índice de Mistura, Grunberg e Nissan, Kendall-Monroe e Eyring bem como Aditividade Molar, usando dados de viscosidade experimental de misturas em altas pressões. Inicialmente, foram realizadas medidas de viscosidade absoluta para a mistura altamente assimétrica de ciclohexano e n-hexadecano na faixa de temperatura entre (318,15 a 413,15) K e pressões até 62,053 MPa e, para este sistema, um modelo foi proposto para cálculo dos componentes puros para dada temperatura e pressão. Além disso, dados experimentais de viscosidade de trinta misturas cujos componentes diferem em forma, tamanho ou flexibilidade foram selecionados na literatura e modelados empregando-se regras de mistura. As viscosidades das misturas foram estimadas a partir de dados de viscosidade experimental dos componentes puros medidos nas mesmas temperaturas e pressões. A altas pressões, Refutas, Fator de Mistura e Índice de Mistura apresentaram os melhores resultados para todos os sistemas estudados. Mesmo para moléculas bastante assimétricas, Refutas, Fator de Mistura e Índice de Mistura podem ser usados.

Avaliação da influência de diferentes óleos extensores com baixo teor de policíclicos aromáticos nas propriedades da borracha à base butadieno e estireno (SBR)

O óleo extensor normalmente empregado em copolímeros à base de butadieno e estireno ( borracha SBR) da série 1712 é o extrato aromático (DAE). Nesta Dissertação, esse óleo foi substituído por óleos com baixos teores de policíclicos aromáticos em formulações de SBR. Esta substituição se deu em atendimento a Regulamentação REACH (EC No1907/2006 do Parlamento Europeu e do Conselho de 18 de Dezembro de 2006, Anexo XVII) que determina que a soma de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos individuais (PAHs) deve ser abaixo de 10 mg/kg e o teor de benzo(a)pireno (BaP) não deve exceder 1 mg/kg. Os óleos empregados foram o extrato aromático residual tratado (TRAE) e dois óleos naftênicos de fornecedores diferentes (HN1 e HN2). As composições de SBR estendidas em DAE, TRAE, HN1 e HN2 tiveram suas propriedades térmicas avaliadas por análise termogravimétrica (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). As propriedades físicas foram determinadas por ensaios de tração, dureza, resistência à abrasão e resiliência. Foram ainda avaliadas as propriedades reométricas e reológicas, por viscosidade e relaxação Mooney, respectivamente. Ao final os resultados demonstraram que é possível a substituição do óleo extensor por quaisquer dos óleos testados sem prejuízos nas propriedades estudadas

Utilização de óleos de origem vegetal em substituição aos derivados de petróleo em composições de borracha natural (NR)

A partir da publicação, em 1994, de um relatório que afirmava que a presença de óleos aromáticos pesados, com altos teores de compostos policíclicos, em formulações de borrachas estaria relacionada ao desenvolvimento de doenças como o câncer, associado ao fato da crescente conscientização ambiental na fabricação de produtos elastoméricos, foi iniciado um estudo sobre a substituição do óleo aromático de origem do petróleo por óleos vegetais de menor risco. Nessa Dissertação de Mestrado foi proposta a substituição do óleo aromático derivado do petróleo por óleos vegetais como o de tungue, palma e linhaça, em composições de borracha natural (NR) contendo diferentes teores do copolímero de butadieno-estireno (0, 10 e 50 phr) e diferentes tipos de carga (negro de fumo N330 e negro de fumo N375). As composições obtidas foram avaliadas quanto a propriedades reométricas, mecânicas e fractográficas. Foi observado que não houve variação significativa na viscosidade Mooney, na resistência à tração, no alongamento na ruptura e na dureza Shore das composições de NR SBR1502 quando o óleo aromático foi substituído pelos óleos vegetais, quando diferentes negros de fumo foram utilizados como carga reforçante e quando foram utilizados teores crescentes de SBR1502. Por outro lado, a resistência ao rasgamento das composições de NR SBR1502 apresentaram melhores resultados quando o negro de fumo N375 foi utilizado. A adição de teores crescentes de SR 1502 levou à diminuição dos valores de rasgo. A natureza do óleo utilizado influenciou esse resultado e melhores valores foram obtidos com o óleo de tungue. Os resultados obtidos foram corroborados pela morfologia do material, avaliadas por microscopia eletrônica de varredura

Tuning the Eu luminescence in glass materials synthesized in air by adjusting glass compositions

The doped Eu3+ ions can be partly reduced to Eu2+ in a series of MO-B2O3: Eu (M=Ba, Sr, Ca) glasses synthesized in air atmosphere, but not in the 12CaO-7Al(2)O(3): Eu glass. The different redox-behavior of Eu ions in these two glass systems is attributed to the different host optical basicity. It is found that a lower valence state of Eu2+ is more favorable in acidic glasses, which have lower optical basicities. A notion of the critical value of optical basicity is introduced empirically, which can be used as a guide for the selection of glass composition suitable to incorporate Eu2+ for luminescence. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Species compositions of elasmobranchs caught by three different commercial fishing methods off southwestern Australia, and biological data for four abundant bycatch species

Commercial catches taken in southwestern Australian waters by trawl fisheries targeting prawns and scallops and from gillnet and longline fisheries targeting sharks were sampled at different times of the year between 2002 and 2008. This sampling yielded 33 elasmobranch species representing 17 families. Multivariate statistics elucidated the ways in which the species compositions of elasmobranchs differed among fishing methods and provided benchmark data for detecting changes in the elasmobranch fauna in the future. Virtually all elasmobranchs caught by trawling, which consisted predominantly of rays, were discarded as bycatch, as were approximately a quarter of the elasmobranchs caught by both gillnetting and longlining. The maximum lengths and the lengths at maturity of four abundant bycatch species, Heterodontus portusjacksoni, Aptychotrema vincentiana, Squatina australis, and Myliobatis australis, were greater for females than males. The L50 determined for the males of these species at maturity by using full clasper calcification as the criterion of maturity did not differ significantly from the corresponding L50 derived by using gonadal data as the criterion for maturity. The proportions of the individuals of these species with lengths less than those at which 50% reach maturity were far greater in trawl samples than in gillnet and longline samples. This result was due to differences in gear selectivity and to trawling being undertaken in shallow inshore waters that act as nursery areas for these species. Sound quantitative data on the species compositions of elasmobranchs caught by commercial fisheries and the biological characteristics of the main elasmobranch bycatch species are crucial for developing strategies for conserving these important species and thus the marine ecosystems of which they are part.

Catalisadores à base de Mg/La e de Al/La para a produção de biodiesel a partir de óleos refinados e ácidos

A crescente preocupação com a preservação do meio ambiente aliada às perspectivas de esgotamento das fontes de energia obtidas dos combustíveis fósseis tem impulsionado a indústria a desenvolver combustíveis alternativos a partir de recursos renováveis e processos ambientalmente não agressivos. O biodiesel, uma mistura de ésteres de ácidos graxos obtida pela transesterificação catalítica de óleos vegetais com álcoois de cadeia curta (metanol ou etanol) é um combustível alternativo importante, pelo fato das suas propriedades (índice de cetano, conteúdo energético e viscosidade) serem similares às do diesel obtido a partir do petróleo. No presente trabalho, a transesterificação do óleo de soja com metanol para a produção de biodiesel foi estudada em presença de catalisadores sólidos à base de Mg/La e Al/La com propriedades ácido-básicas. Catalisadores de Mg/La com uma relação molar Mg/La igual a 9:1 foram preparados por coprecipitação utilizando três métodos que se diferenciavam quanto ao tipo de agente precipitante e a temperatura de calcinação. O catalisador preparado com (NH4)2CO3/NH4OH como agente precipitante e calcinado a 450 C apresentou as melhores características físico-químicas e catalíticas. Catalisadores à base de Mg/La e Al/La com diferentes composições químicas foram sintetizados nas condições de preparo selecionadas. O comportamento catalítico destes materiais foi investigado frente à reação de transesterificação do óleo de soja com metanol. O catalisador de Al/La com uma relação molar Al/La igual a 9:1 mostrou o melhor desempenho catalítico (rendimento em ésteres metílicos igual a 84 % a 180 C) e pode ser reutilizado por pelo menos três ciclos de reação. Também foram realizados testes catalíticos na presença do óleo de soja com 10 % de ácido oleico verificando-se que os catalisadores utilizados possuem sítios capazes de catalisar as reações de transesterificação e esterificação