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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28904| Document type: | Dissertação |
| Access type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States |
| Title: | Estrutura da superfície livre de um filme líquido escoando sobre uma placa plana vertical: fenômeno do Flooding |
| Alternate title (s): | Structure of the free surface of a liquid film flowing over a vertical flat plate: phenomenon of Flooding |
| Author: | Ataídes, Idalberto Ferreira de |
| First Advisor: | Biage, Milton |
| First member of the Committee: | Silveira Neto, Aristeu da |
| Second member of the Committee: | Miranda, Ricardo Fortes de |
| Third member of the Committee: | França, Fernando de Almeida |
| Summary: | O fenômeno do fíooding, que ocorre num escoamento vertical de um filme líquido, sujeito a uma vazão de gás a contra-corrente, tem sido estudado a 40 anos. A sua compreensão é muito importante para se resolver diferentes problemas que aparecem na Engenharia Química, na Engenharia de Petróleo e na Engenharia Nuclear. O flooding é um fenômeno de transição de um escoamento de um filme líquido a contra-corrente a um fluxo de gás, para um filme co-corrente. Realizou-se, neste estudo, um modelamento numérico que possibilita determinar, com precisão, este ponto de transição da configuração do escoamento. Apresenta-se, no primeiro capítulo, um abrangente apanhado bibliográfico a respeito do fíooding, a fim de obter informações sobre os diferentes critérios utilizados no estudo do fenômeno, para caracterizar o ponto de transição, além de levantar as influências das características geométricas e das propriedades do escoamento como também fluido. No segundo capítulo, procede-se a formulação matemática para um escoamento de um filme líquido sobre uma parede plana vertical, a contra-corrente a um escoamento de um gás. Nesta formulação, aplica-se as equações de conservação para um escoamento bidimensional e isotérmico. Utilizando o teorema dos PI de Vashy-Buckingham, faz-se uma minuciosa análise dimensional, a fim de obter parâmetros que possibilitem estabelecer uma análise assintótica para as equações adimensionais e reduzir um conjunto de EDP's a uma única EDP, referente à espessura do filme líquido. No capítulo 3, a EDP referente a espessura do filme líquido é decomposta em uma equação não-linear para o problema permanente e outra, linear, referente ao problema transiente. Na solução da EDP para o problema permanente, aplica-se o método espectral, considerando-se especificamente o método da colocação de Chebyshev para a sua discretização. Em seguida, estuda-se o problema transiente, realizando-se uma análise de instabilidade temporal, a fim de obter o ponto de transição do escoamento, através de uma análise sobre o comportamento das velocidades de onda no plano complexo. No capítulo 4, apresenta-se os resultados referentes ao estudo descrito nos capítulos precedentes. Estes resultados são apresentados nos padrões existentes na literatura; isto é, uma carta de transição de escoamento contra-corrente para co-corrente. Esta carta é apresentada relacionando a velocidade superficial do líquido versus a velocidade superficial do gás. Estes resultados concordam razoavelmente bem com os existentes na literatura. E por último, apresenta-se a conclusão final sobre as vantagens e desvantagens do estudo e proposições para a continuação da pesquisa. |
| Abstract: | The flooding phenomenon occurs in a vertical liquid film flow with a gas flow in the counter-current sense. This problem has been studied during the last 40 years. The comprehension of this kind of flow is very important for many practical applications. In this work, the transition phenomenon of flooding is studied with the aid of a semi-analytical mathematical model. A set of partial differential equations are reduced to a single partial differential equation, using an asymptotic analysis. The partial differential equation is related to the liquid film thickness. This equation is split in its steady-state part and its transient part. The first equation (steady-state) is solved with the Chebyshev spectral method and the second equation (transient) is solved with the aid of a stability analysis. The main results are related to the flooding point determination. They are presented as a function of the liquid velocity and gas velocity. They agree very well with the experimental results existing in the current literature. |
| Keywords: | Escoamento bifásico Flooding Transição Instabilidade Two phase flow Transition Instability |
| Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Quote: | ATAÍDES, Idalberto Ferreira de. Estrutura da superfície livre de um filme líquido escoando sobre uma placa plana vertical: fenômeno do Flooding. 1994. 150 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.1994.4 |
| Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.1994.4 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28904 |
| Date of defense: | 1994 |
| Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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