Growth of Silicon Carbide Bulk Crystals by Physical Vapor Transport Method and Modeling Efforts in the Process Optimization

Silicon carbide bulk crystals were grown in an induction-heating furnace using the physical vapor transport method. Crystal growth modeling was performed to obtain the required inert gas pressure and temperatures for sufficiently large growth rates. The SiC crystals were expanded by designing a growth chamber having a positive temperature gradient along the growth interface. The obtained 6H-SiC crystals were cut into wafers and characterized by Raman scattering spectroscopy and X-ray diffraction, and the results showed that most parts of the crystals had good crystallographic structures.

Lateral motion and departure of vapor bubbles in nucleate pool boiling on thin wires in microgravity

A space experiment on bubble behavior and heat transfer in subcooled pool boiling phenomenon has been performed utilizing the temperature-controlled pool boiling (TCPB) device both in normal gravity in the laboratory and in microgravity aboard the 22(nd) Chinese recoverable satellite. The fluid is R113 at 0.1 MPa and subcooled by 26 degrees C nominally. A thin platinum wire of 60 mu m in diameter and 30mm in length is simultaneously used as heater and thermometer. Only the lateral motion and the departure of discrete vapor bubbles in nucleate pool boiling are reported and analyzed in the present paper. A scale analysis on the Marangoni convection surrounding a bubble in the process of subcooled nucleate pool boiling leads to formulas of the characteristic velocity of the lateral motion and its observability. The predictions consist with the experimental observations. Considering the Marangoni effect, a new qualitative model is proposed to reveal the mechanism underlying the bubble departure processes and a quantitative agreement can also be acquired.

Caracterización de las vías atmosféricas y mecanismos de exportación de contaminantes y vapor de agua desde la cuenca mediterránea occidental en la época estival

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The Convective Instabilities in a Liquid-Vapor System with a Non-equilibrium Evaporation Interface

Rayleigh-Marangoni-B,nard instability in a system consisting of a horizontal liquid layer and its own vapor has been investigated. The two layers are separated by a deformable evaporation interface. A linear stability analysis is carried out to study the convective instability during evaporation. In previous works, the interface is assumed to be under equilibrium state. In contrast with previous works, we give up the equilibrium assumption and use Hertz-Knudsen's relation to describe the phase change under non-equilibrium state. The influence of Marangoni effect, gravitational effect, degree of non-equilibrium and the dynamics of the vapor on the instability are discussed.

Cogeneración con gas natural en una empresa de tratamientos térmicos

[ES]Diseño de una instalación de cogeneración basada en un motor de combustible gas natural para una empresa de tratamientos térmicos y superficiales. Para satisfacer las necesidades energéticas de la planta, la potencia eléctrica la suministrará un alternador conectado al motor y, a su vez, la entalpía de los humos de escape del motor se aprovechará para la producción de vapor de agua, necesario para la actividad industrial de la empresa. Por otro lado, el calor que es necesario disipar de dicho motor se recuperará para el calentamiento de agua de red, con la finalidad de limpiar la taladrina de las piezas tratadas.

Laser cooling of rubidium atoms from background vapor in diffuse light

In this paper we describe an experiment on laser cooling of Rb-87 atoms directly from a vapor background in diffuse light. Diffuse light is produced in a ceramic integrating sphere by multiple scattering of two laser beams injected through multimode fibers. A probe beam, whose propagation direction is either horizontal or vertical, is used to detect cold atoms. We measured the absorption spectra of the cold atoms by scanning the frequency of the probe beam, and observed both the absorption signal and the time of flight signal after we switched off the cooling light, from which we estimated the temperature and the number of cold atoms. This method is clearly attractive for building a compact cold atom clock.

Estratégia para validação de processos de esterilização por vapor saturado em autoclaves nas indústrias farmacêuticas

O objetivo deste trabalho foi criar uma metodologia de validação e revalidação dos processos de esterilização por calor úmido em autoclaves horizontais, destacando os pontos críticos do processo e concentrando esforços onde são realmente necessários. Foram realizados estudos de distribuição térmica, de penetração de calor e de desafio microbiológico na validação da autoclave STERIS FINNAQUA 6912. Com o objetivo de avaliar o impacto de uma mudança e compreender a relação entre os fatores e suas interações para o processo de esterilização, foi utilizado o planejamento fatorial 23 dos fatores densidade da carga (quantidade de itens), embalagem do produto e localização na câmara interna. Os estudos de distribuição térmica confirmaram a distribuição homogênea de calor na câmara interna durante o tempo de exposição a 121C. As temperaturas variaram entre 120,35C e 120,92C com desvio padrão máximo de 0,12C. Os estudos de penetração de calor confirmaram exposições equivalentes a 121C por 24 minutos em todos os itens da carga (F0 > 24 minutos). Em todos os estudos para cargas secas, os índices de capacidade do processo (Cpk) foram maiores que 1,33. Os ensaios de desafio microbiológico garantiram níveis de esterilidade (S.A.L.) maiores que 12 reduções logarítmicas em relação aos indicadores biológicos Geobacillus stearothermophilus. Não foi detectada a presença de endosporos sobreviventes nos 132 indicadores biológicos utilizados nos quatro ciclos desafiados. Com base no planejamento experimental verificou-se que, para o nível de significância de 95% , as mudanças nos fatores posição, embalagem e quantidade da carga não são significativas para o processo de esterilização, em autoclave com remoção forçada de ar. Já para o nível de significância de 90%, a interação Posição x Embalagem apresentou significância estatística no processo de esterilização com valor P de 0,080

I. The rate and mechanism of the vapor-phase reaction between water and parts-per-million concentrations of nitrogen dioxide. II. The rate and mechanism of the air oxidation of parts-per-million concentrations of nitric oxide in the presence of water vapor.

Part I

A study of the thermal reaction of water vapor and parts-per-million concentrations of nitrogen dioxide was carried out at ambient temperature and at atmospheric pressure. Nitric oxide and nitric acid vapor were the principal products. The initial rate of disappearance of nitrogen dioxide was first order with respect to water vapor and second order with respect to nitrogen dioxide. An initial third-order rate constant of 5.5 (± 0.29) x 10⁴ liter² mole^-2 sec^-1 was found at 25˚C. The rate of reaction decreased with increasing temperature. In the temperature range of 25˚C to 50˚C, an activation energy of -978 (± 20) calories was found.

The reaction did not go to completion. From measurements as the reaction approached equilibrium, the free energy of nitric acid vapor was calculated. This value was -18.58 (± 0.04) kilocalories at 25˚C.

The initial rate of reaction was unaffected by the presence of oxygen and was retarded by the presence of nitric oxide. There were no appreciable effects due to the surface of the reactor. Nitric oxide and nitrogen dioxide were monitored by gas chromatography during the reaction.

Part II

The air oxidation of nitric oxide, and the oxidation of nitric oxide in the presence of water vapor, were studied in a glass reactor at ambient temperatures and at atmospheric pressure. The concentration of nitric oxide was less than 100 parts-per-million. The concentration of nitrogen dioxide was monitored by gas chromatography during the reaction.

For the dry oxidation, the third-order rate constant was 1.46 (± 0.03) x 10⁴ liter² mole^-2 sec^-1 at 25˚C. The activation energy, obtained from measurements between 25˚C and 50˚C, was -1.197 (±0.02) kilocalories.

The presence of water vapor during the oxidation caused the formation of nitrous acid vapor when nitric oxide, nitrogen dioxide and water vapor combined. By measuring the difference between the concentrations of nitrogen dioxide during the wet and dry oxidations, the rate of formation of nitrous acid vapor was found. The third-order rate constant for the formation of nitrous acid vapor was equal to 1.5 (± 0.5) x 10⁵ liter² mole^-2 sec^-1 at 40˚C. The reaction rate did not change measurably when the temperature was increased to 50˚C. The formation of nitric acid vapor was prevented by keeping the concentration of nitrogen dioxide low.

Surface effects were appreciable for the wet tests. Below 35˚C, the rate of appearance of nitrogen dioxide increased with increasing surface. Above 40˚C, the effect of surface was small.

Equilibration of a liquid droplet-vapor-gas mixture downstream of a shock wave

The equations of motion for the flow of a mixture of liquid droplets, their vapor, and an inert gas through a normal shock wave are derived. A set of equations is obtained which is solved numerically for the equilibrium conditions far downstream of the shock. The equations describing the process of reaching equilibrium are also obtained. This is a set of first-order nonlinear differential equations and must also be solved numerically. The detailed equilibration process is obtained for several cases and the results are discussed.

Estudio de catalizadores basados en zeolitas HZSM-5 sometidas a tratamiento in situ con vapor de agua para la transformación de 1-buteno a propileno

El propileno es un monómero muy versátil y es la materia prima para una amplia gama de polímeros, intermedios y productos químicos. Esta versatilidad se debe a su estructura química: al igual que el etileno, el propileno contiene un doble enlace carbono - carbono, pero a diferencia de éste, el propileno contiene también un grupo metil - alílico (un grupo metilo adyacente a un doble enlace), otorgando a los químicos, diseñadores catalíticos e ingenieros dos distintas alternativas para llevar a cabo las trasformaciones químicas, por lo que son más numerosos los derivados del propilen o que del etileno (Plotkin, 2005).

Química, Náutica y Máquinas Navales

Duración (en horas): Más de 50 horas Destinatario: Estudiante

Proposição e análise de modelos híbridos para o problema de escalonamento de produção em oficina de máquinas

Nas últimas décadas, o problema de escalonamento da produção em oficina de máquinas, na literatura referido como JSSP (do inglês Job Shop Scheduling Problem), tem recebido grande destaque por parte de pesquisadores do mundo inteiro. Uma das razões que justificam tamanho interesse está em sua alta complexidade. O JSSP é um problema de análise combinatória classificado como NP-Difícil e, apesar de existir uma grande variedade de métodos e heurísticas que são capazes de resolvê-lo, ainda não existe hoje nenhum método ou heurística capaz de encontrar soluções ótimas para todos os problemas testes apresentados na literatura. A outra razão basea-se no fato de que esse problema encontra-se presente no diaa- dia das indústrias de transformação de vários segmento e, uma vez que a otimização do escalonamento pode gerar uma redução significativa no tempo de produção e, consequentemente, um melhor aproveitamento dos recursos de produção, ele pode gerar um forte impacto no lucro dessas indústrias, principalmente nos casos em que o setor de produção é responsável por grande parte dos seus custos totais. Entre as heurísticas que podem ser aplicadas à solução deste problema, o Busca Tabu e o Multidão de Partículas apresentam uma boa performance para a maioria dos problemas testes encontrados na literatura. Geralmente, a heurística Busca Tabu apresenta uma boa e rápida convergência para pontos ótimos ou subótimos, contudo esta convergência é frequentemente interrompida por processos cíclicos e a performance do método depende fortemente da solução inicial e do ajuste de seus parâmetros. A heurística Multidão de Partículas tende a convergir para pontos ótimos, ao custo de um grande esforço computacional, sendo que sua performance também apresenta uma grande sensibilidade ao ajuste de seus parâmetros. Como as diferentes heurísticas aplicadas ao problema apresentam pontos positivos e negativos, atualmente alguns pesquisadores começam a concentrar seus esforços na hibridização das heurísticas existentes no intuito de gerar novas heurísticas híbridas que reúnam as qualidades de suas heurísticas de base, buscando desta forma diminuir ou mesmo eliminar seus aspectos negativos. Neste trabalho, em um primeiro momento, são apresentados três modelos de hibridização baseados no esquema geral das Heurísticas de Busca Local, os quais são testados com as heurísticas Busca Tabu e Multidão de Partículas. Posteriormente é apresentada uma adaptação do método Colisão de Partículas, originalmente desenvolvido para problemas contínuos, onde o método Busca Tabu é utilizado como operador de exploração local e operadores de mutação são utilizados para perturbação da solução. Como resultado, este trabalho mostra que, no caso dos modelos híbridos, a natureza complementar e diferente dos métodos Busca Tabu e Multidão de Partículas, na forma como são aqui apresentados, da origem à algoritmos robustos capazes de gerar solução ótimas ou muito boas e muito menos sensíveis ao ajuste dos parâmetros de cada um dos métodos de origem. No caso do método Colisão de Partículas, o novo algorítimo é capaz de atenuar a sensibilidade ao ajuste dos parâmetros e de evitar os processos cíclicos do método Busca Tabu, produzindo assim melhores resultados.

O mundo, e suas máquinas: um estudo sobre propagação temática em A Máquina do Mundo, de Carlos Drummond de Andrade

Este estudo parte de preocupações filosóficas, teóricas e analíticas para promover exercícios de leitura e de interpretação do poema A Máquina do Mundo (1951), de Carlos Drummond de Andrade. Estabelecendo pela via ensaística a noção de ontologia da propagação, busca localizar a necessidade da ontologia no fundamento pré-paradigmático da ciência. Incorporando referências da Fenomenologia e da Hermenêutica, tenta assumir seus pressupostos e implicações para a constituição do método em Teoria da Literatura e para a definição dos campos básicos para a analítica da existência lógica, empírica e pragmática: os campos que representam as instâncias ontológicas do real, do simbólico e do imaginário. Da assunção fenomenológica e hermenêutica, passa-se a considerações sobre categorias pertencentes ao jargão literário, escolhidas por sua relação com o artefato literário em questão e correspondendo ao âmbito das três instâncias ontológicas: discute-se a Poesia como sendo um fenômeno constituinte, a Literatura como uma manifestação instituinte e o Poema como uma manifestação restituinte do signo literário A Máquina do Mundo. Em seguida, considera afetações e interferências de algumas correntes sociológicas, formalistas e antropológicas, buscando participar do diálogo sobre a possibilidade de aceitação da prática literária como uma prática de valor cognitivo, e não apenas ideológico e estético. Em seu terceiro momento, o estudo busca aplicar os pressupostos ontológicos e epistêmicos para estabelecer o limite dos espaços comparativos tornados possíveis ao poema A Máquina do Mundo e buscando o pano de fundo histórico e historiográfico do século XX a partir de suas possibilidades de relação com a obra de Drummond e segundo a orientação dos vetores dados no poema: a consolidação do veio crepuscular na tópica canônica do Novecentos brasileiro; a implicação da postura ideológica de Drummond na recepção crítica à sua obra; e, por fim, a localização posterior dos topoi cosmológicos e existenciais. Em seu último ensaio, refere-se à questão cosmológica e sua afetação sobre a postura existencial do Caminhante. Recuperam-se pontos de semelhança e de diferença entre as poéticas encontradas em Os Lusíadas, de Luís de Camões e em A Divina Comédia, de Dante Alighieri, para por fim remeter à identificação de uma continuidade temática entre o poema de Drummond e aquele que se costuma designar como pensamento originário na tradição da Filosofia ocidental. A seguir, buscam-se referências para alguns dos elementos formais do poema A Máquina do Mundo segundo sua origem no contexto da Literatura Ocidental. Consideram-se alguns traços característicos dos três seres representados (A Máquina, o Mundo, o Caminhante) e, encerrando-se a tese, procede-se a um exercício de leitura centrado especificamente no poema