Spray characterization under flash boiling conditions of a DI multi-hole injector at high injection pressures in a combustion vessel

Spray characterization under flash boiling conditions was investigated utilizing a symmetric multi-hole injector applicable to the gasoline direct injection (GDI) engine. Tests were performed in a constant volume combustion vessel using a high-speed schlieren and Mie scattering imaging systems. Four fuels including n-heptane, 100% ethanol, pure ethanol blended with 15% iso-octane by volume, and test grade E85 were considered in the study. Experimental conditions included various ambient pressure, fuel temperature, and fuel injection pressure. Visualization of the vaporizing spray development was acquired by utilizing schlieren and laser-based Mie scattering techniques. Time evolved spray tip penetration, spray angle, and the ratio of the vapor to liquid region were analyzed by utilizing digital image processing techniques in MATLAB. This research outlines spray characteristics at flash boiling and non-flash boiling conditions. At flash boiling conditions it was observed that individual plumes merge together, leading to significant contraction in spray angle as compared to non-flash boiling conditions. The results indicate that at flash boiling conditions, spray formation and expansion of vapor region is dependent on momentum exchange offered by the ambient gas. A relation between momentum exchange and liquid spray angle formed was also observed.

Distribuição de líquido da ponta de pulverização com indução de ar e jato excêntrico AIUB 8502 sob diferentes condições

Objetivou-se com este trabalho avaliar a distribuição de líquido da ponta de pulverização com indução de ar e jato excêntrico AIUB 8502 sob diferentes condições operacionais. Foram avaliados perfil individual, vazão, ângulo de abertura do jato, faixa de aplicação e distribuição volumétrica simulada de duas pontas AIUB 8502 nas pressões de trabalho de 200, 300, 400 e 500 kPa, altura de 30, 40 e 50 cm em relação ao alvo e espaçamento entre pontas de 30 a 100 cm. Todas as análises foram realizadas seguindo a norma ISSO 5682-1, com algumas adaptações. A ponta apresentou distribuição de líquido excêntrica com um lado descontínuo e extremidade oposta excêntrica, com queda abrupta do volume de líquido. À medida que se aumentou a altura da barra e a pressão de trabalho, alongou-se o perfil do jato. O maior número de configurações uniformes foi obtido na altura de 50 cm, decrescendo nas alturas de 40 e 30 cm. A vazão e o ângulo do jato excêntrico aumentaram com o incremento na pressão, não havendo diferença entre o ângulo do jato descontínuo e o total entre as pressões de 400 e 500 kPa e de 200 e 300 kPa.

Distribuição volumétrica de calda contendo Metarhizium anisopliae

O controle microbiano de Mahanarva fimbriolata é de suma importância para o manejo dessa praga em cana-de-açúcar, porém carece de melhorias quanto à tecnologia de aplicação. O trabalho teve como objetivo definir um modelo de bico de pulverização adequado para o controle de M. fimbriolata, com base no padrão de distribuição de calda aspergida e espaçamento entre bicos. Utilizaram-se os bicos TF4, TTI e AIUB11004VS e caldas a base de fungo Metarhizium anisopliae sem adjuvante e com Agral a 2% e 4%. Avaliou-se o espaçamento entre bicos baseado na construção de curvas de deposição, considerando CV máximo de 10%; ângulo de abertura e vazão dos bicos. Os maiores espaçamentos foram de 85cm em calda com 2% de adjuvante para o bico TF4, 70cm para AIUB11004VS sem adição de adjuvante e 55cm para o bico TTI, independente da calda. Em relação ao ângulo de abertura, houve apenas diferença entre os bicos testados em uma mesma calda. A vazão foi maior para a calda com 4% de adjuvante para os bicos TF4 e TTI, sendo que AIUB11004VS apresentou menores vazões em relação aos outros modelos para calda com 2% e 4% de adjuvante. Conclui-se que o modelo AIUB11004VS é uma importante ferramenta operacional, visando o controle de M. fimbriolata, por apresentar menor consumo de calda e bons resultados de distância entre bicos.

Perfis de distribuição volumétrica de pontas XR 11003 e TXVK-4 em diferentes condições de pulverização

Com o objetivo de avaliar a uniformidade da distribuição volumétrica e o efeito da angulação dos bicos na barra em pulverizações, foi conduzido experimento em laboratório, com dez unidades de cada uma das pontas de jato plano XR 11003 e de jato cônico vazio TXVK-4, fabricadas pela Spraying Systems Co. As pontas XR 11003 foram avaliadas, isoladamente, em mesa de prova para bicos construída conforme a Norma ISO 5682-1:1996, a 0,30; 0,40 e 0,50 m de altura, submetidas à pressão de 200 e 300 kPa e posicionadas com ângulos de 30º e 45º no sentido horário e anti-horário e na vertical; as pontas TXVK-4 foram avaliadas nas mesmas alturas, porém a 300 e 400 kPa, e somente na vertical. A distribuição média do volume coletado em cada configuração, das dez unidades de cada ponta, foi inserida num programa computacional, desenvolvido para o estudo, que permitiu a simulação do padrão de deposição de uma barra pulverizadora, com 24 bicos, com sobreposições variáveis, obtendo-se, ao final, o coeficiente de variação da sobreposição, o desvio- padrão e a média do volume aplicado. Os resultados sugerem a necessidade de ajustes no espaçamento entre bicos para a obtenção de melhor uniformidade na distribuição, principalmente quando se utiliza ângulo na barra; há menor influência da variação da altura da barra sobre a uniformidade da distribuição quando o espaçamento entre bicos é reduzido.

Distribuição volumétrica de calda produzidas pelas pontas pulverização XR, TP e TJ sob diferentes condições operacionais

Foram avaliados os perfis de distribuição volumétrica das pontas de pulverização de jato plano Extended Range XR 8004, Teejet TP 8004 e TwinJet TJ60-8004, em mesa de teste construída segundo a norma ISO 5.682-1:1996, sendo as pontas de pulverização posicionadas a 30, 40 e 50 cm de altura da mesa coletora, submetidas à pressão de 200 e 300 kPa, e posicionadas com ângulos de 30 e 45º nos sentidos horário e anti-horário e na posição vertical (0º). As pontas TJ60-8004 foram analisadas nas mesmas alturas, porém somente na posição vertical. Avaliaram-se 10 unidades de cada tipo de ponta, instaladas isoladamente na mesa. A distribuição média do volume pulverizado, coletado nas provetas, foi inserida em programa computacional, que permitiu a simulação do perfil de distribuição de uma barra pulverizadora com 24 bicos, em espaçamentos variáveis, obtendo-se ao final o coeficiente de variação, o desvio-padrão e a média do volume. Os resultados mostraram que a uniformidade de distribuição é menos influenciada pela variação da altura da barra quando o espaçamento entre bicos é reduzido e que há necessidade de adequação do espaçamento quando se utiliza ângulo na barra pulverizadora.

Desenvolvimento de métodos para estimar a quantidade de ar incluído às gotas por pontas de pulverização com indução de ar

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Spray deposition and losses in potato as a function of air-assistance and sprayer boom angle

A cultura da batata possui grande expressão econômica dentro do cenário agrícola. Para isso, equipamentos e técnicas de aplicação de produtos fitossanitários vêm sendo desenvolvidos visando melhorar o rendimento econômico da cultura. Neste sentido, experimentos foram conduzidos no delineamento em blocos ao acaso na cultura da batata cv. Ágata. Objetivando avaliar o efeito da assistência de ar combinada a diferentes ângulos de aplicação sobre a deposição da pulverização, bem como as perdas da calda para o solo utilizou-se um pulverizador com e sem assistência de ar junto à barra de pulverização posicionada a +30º, 0º e -30º (sinal + a favor e - contrário ao deslocamento) em relação a vertical. O volume de calda foi 400 L ha-1 utilizando-se pontas de jato cônico vazio JA-4 na pressão de 633 kPa. Para a avaliação dos depósitos utilizou-se um traçador cúprico. Os depósitos foram removidos dos folíolos por lavagem com água destilada, em ambas as superfícies foliares, nas posições superior e inferior das plantas de batata e quantificados por espectrofotometria de absorção atômica. As perdas da pulverização foram avaliadas em coletores plásticos colocados nas entrelinhas das parcelas experimentais. Os níveis dos depósitos do traçador cúprico nas diferentes posições da planta foram analisados pelo teste estatístico T² de Hotteling. Os maiores depósitos foram obtidos com a barra posicionada a 0º e +30º, em presença da assistência de ar, tanto na posição superior quanto inferior da planta. A presença do ar, além de propiciar maiores depósitos na parte inferior das plantas, possibilitou maior uniformidade na distribuição deles. As perdas da pulverização ficaram abaixo de 4%.

Development of a Phytopharmaceutical Intermediate Product via Spray Drying

The influence of concentration and incorporation time of different drying excipients on the processing yields and physical properties of Eugenia dysenterica DC spray-dried extracts were investigated following a factorial design. Under the established conditions, the process yield ranged from 57.55 to 89.14%, and in most experiments, the recovered products presented suitable flowability and compressibility, as demonstrated by the Hausner factor, Carr index, and angle of repose. Additionally, in a general way, the parameters related to the dried products` flowability varied over a range acceptable for pharmaceutical purposes. An analysis of variance (ANOVA) proved that both factors and some of their interactions significantly affected most of the investigated responses at different levels. Mannitol proved to be an interesting alternative as an excipient for the drying of herbal extracts, even at low concentrations such as 12.5%. Furthermore, these results imply that the best condition to obtain dry extracts of E. dysenterica with high performance and adequate pharmacotechnical properties involves the lowest concentration and the highest incorporation time of mannitol.

The Preparation of Ternary Solid Dispersions of an Herbal Drug via Spray Drying of Liquid Feed

The present study aimed the preparation and characterization of ternary solid dispersions by direct spray drying of a liquid suspension containing curcumin, a solubility enhancer and a drying aid. The experiments followed a Box-Behnken design in order to evaluate the influence of temperature, ratio of curcumin: lipidic carrier, and the collodial silicon dioxide content on the characteristics of the microparticulated solid dispersions. The angle of repose, Hausner factor, Carr index, water activity, and solubility were used to characterize solid dispersions. The results show that water activity, Hausner factor, and Carr index varied in an acceptable range for pharmaceutical purposes. The condition that maximizes solubility was determined using an exploratory design based on a surface response analysis and allowed a 3200-fold increase in curcumin solubility. Ternary solid dispersion showed a 90% curcumin release after 10min during a dissolution test. The results show that the spray drying of a liquid feed is an attractive and promising alternative to obtain enhanced solubility drug ternary solid dispersions.

Distribution pattern, surface tension and contact angle of herbicides associated to adjuvants on spraying and control of Ipomoea hederifolia under rainfall incidence

ABSTRACTScarlet Morning Glory is considered to be an infesting weed that affects several crops and causes serious damage. The application of chemical herbicides, which is the primary control method, requires a broad knowledge of the various characteristics of the solution and application technology for a more efficient phytosanitary treatment. Therefore this study aimed to characterize the effect of rainfall incidence on the control of Ipomoea hederifolia, considering droplet size, surface tension, contact angle of droplets formed by herbicides liquid on vegetal and artificial surfaces, associated to adjuvants and the volumetric distribution profile of the spray jet. The addition of the adjuvants to the herbicide spraying liquid improved the application quality, as it influenced the angle formed by the spray by broadening the deposition band of the spray nozzle and thus the possible distance between the nozzles on spray boom and due the changes at droplet size, which contribute to a safety application. The rainfall occurrence affected negatively the weed control with the different spraying liquids and also the dry matter weight, suggesting that the phytosanitary product applied was washed off.

Effect of nozzle angle and air-jet parameters in air-assisted sprayer on biological effect of soybean asian rust chemical protection

Aiming at improving the efficiency control of Phakopsora pachyrhizi, this research evaluated different application techniques, using spray deposits and yield parameters of soybean crop. Two experiments were carried out in the experimental area of FCA/UNESP - Botucatu, SP, Brazil, in the soybean crop, Conquista variety, in the 2006/2007 season. The first experiment was arranged in random blocks with eight treatments and four replications. The treatments were conducted in factorial arrangement 4×2 (four air levels 0, 9, 11 and 29 km/h combined at two nozzle angles 0 and 30°) using AXI 110015 nozzles. Ten plants on each plot were selected for sampling spray deposits. Artificial targets were fixed on plants, two in the top and another two in the bottom part of plants (abaxial and adaxial leaf surface each one). For deposit evaluations, a cupric tracer was used and the amount of deposits was determined by a spectrophotometer. The second experiment was carried out in the same place and the treatments were of the same arrangement as the previous experiment, including control treatment (untreated plants). The spraying with triazole fungicide was realized in R2 and R5.2 growth stages of soybean with 142 l/ha spray volume. The nozzle angled of 30° combined with maximum air speed promoted the highest spray deposits on the soybean crop and influenced positively the control of the soybean Asian rust as well in the productivity of this crop.

Caracterização de filmes finos de ZnO dopados com Al e Mn depositados em substrato vítreo pelo método de Spray Pirólise

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ancoragem de complexos de rutênio com ligantes siliados em sílica mesoporosa obtida via pirólise de spray

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Microparticulated Hydrochlorothiazide Solid Dispersion: Enhancing Dissolution Properties via Spray Drying

The aim of the present study was to obtain microparticles of hydrochlorothiazide, a diuretic drug that practically insoluble in water, by spray drying and to investigate the influence of process parameters using a three-level, three-factor Box-Behnken design. Process yields, moisture content, particle size, flowability, and solubility were used to evaluate the spray-dried microparticles. The data were analyzed by response surface methodology using analysis of variance. The independent variables studied were outlet temperature, atomization pressure, and drug content. The formulations were prepared using polyvinylpyrrolidone and colloidal silicon dioxide as the hydrophilic carrier and drying aid, respectively. The microparticle yield ranged from 18.15 to 59.02% and resulted in adequate flow (17 to 32 degrees), moisture content between 2.52 to 6.18%, and mean particle size from 45 to 59 mu m. The analysis of variance showed that the factors studied influenced the yields, moisture content, angle of repose, and solubility. Thermal analysis and X-ray diffractometry evidenced no drug interactions or chemical modifications. Photomicrographs obtained by scanning electron microscopy showed spherical particles. The solubility and dissolution rates of hydrochlorothiazide were remarkably improved when compared with pure drug. Therefore, the results confirmed the high potential of the spray-drying technique to obtain microparticulate hydrochlorothiazide with enhanced pharmaceutical and dissolution properties.

Spray drier simulation and air flow pattern studies

The literature pertaining to the key stages of spray drying has been reviewed in the context of the mathematical modelling of drier performance. A critical review is also presented of previous spray drying models. A new mathematical model has been developed for prediction of spray drier performance. This is applicable to slurries of rigid, porous crust-forming materials to predict trajectories and drying profiles for droplets with a distribution of sizes sprayed from a centrifugal pressure nozzle. The model has been validated by comparing model predictions to experimental data from a pilot-scale counter-current drier and from a full-scale co-current drier. For the latter, the computed product moisture content was within 2%, and the computed air exit temperature within 10oC of experimental data. Air flow patterns have been investigated in a 1.2m diameter transparent countercurrent spray tower by flow visualisation. Smoke was introduced into various zones within the tower to trace the direction, and gauge the intensity, of the air flow. By means of a set of variable-angle air inlet nozzles, a variety of air entry configurations was investigated. The existence of a core of high rotational and axial velocity channelling up the axis of the tower was confirmed. The stability of flow within the core was found to be strongly dependent upon the air entry arrangement. A probe was developed for the measurement of air temperature and humidity profiles. This was employed for studying evaporation of pure water drops in a 1.2m diameter pilot-scale counter-current drier. A rapid approach to the exit air properties was detected within a 1m distance from the air entry ports. Measured radial profiles were found to be virtually flat but, from the axial profiles, the existence of plug-flow, well-mixed-flow and some degree of air short-circuiting can be inferred. The model and conclusions should assist in the improved design and optimum operation of industrial spray driers.