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Study of the interactions between emulsion flow and a spectrometer probe based on numerical simulations (2013)

  • Authors:
  • Autor USP: GROSCHE, LUCAS CAETANO - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PQI
  • Subjects: ESCOAMENTO MULTIFÁSICO; DINÂMICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL
  • Language: Inglês
  • Abstract: O presente trabalho tem como objetivo o estudo do comportamento do escoamento de uma emulsão do tipo óleo – em – água que flui no interior de câmara/duto de medição e que tem como obstáculo em seu caminho uma sonda de um sensor óptico, sensor óptico este que deve avaliar em tempo real a estabilidade da emulsão onde está inserido. A emulsão é constituída por um fluido de corte para usinagem, com gotículas de óleo de diâmetro variando de 100 nanômetros para 100 micrometros. A sonda utilizada junto ao espectrômetro de luz UV- Vis está de acordo com o conceito proposto no projeto de pesquisa chamado EPM (Emulsion Process Monitor in Metalworking Fluid), realizado no âmbito do programa BRAGECRIM entre a Universidade de São Paulo e a Universidade de Bremen. Este estudo baseia-se na simulação numérica das interações entre a emulsão e o sistema de medição proposto, utilizando técnicas de Fluido Dinâmica Computacional (CFD), e tem por objetivo avaliar os efeitos da geometria da sonda, a sua posição em relação ao campo do escoamento, e propriedades do fluido, em especial as propriedades a serem medidas pelo espectrômetro. Tais efeitos estão correlacionados com alterações na concentração de gotas e a segregação ou o tamanho das gotas dentro da câmara de medição da sonda óptica, o que pode causar mudanças nas leituras de intensidade de luz difusa. Efeitos de segregação devido a perturbações do escoamento em torno da sonda podem ser negligenciados, em condições normais de medição, com a sonda voltada para frente e sua área de entrada contra a corrente do escoamento. Com base nos resultados de simulação, mesmo que a sonda seja deslocada, o efeito sobre as medições ainda é insignificante.Medições foram efetuadas em laboratório e também foram realizadas medições in-situ utilizando um adaptador de medição acoplado diretamente no tubo de injeção de fluido de corte da máquina de perfuração, estes testes foram feitos para validar os resultados obtidos por simulação, uma vez que não se observou qualquer efeito de segregação relacionada com o sistema de medição. Além disso, foi acrescentada ao estudo, a possibilidade de fixação de bactérias nas paredes de vidro internas da sonda e verificou-se que quando a velocidade de escoamento é suficientemente grande para produzir uma tensão de cisalhamento de cerva de 3-5 Pa a fixação de bacteriana pode ser evitado. Aproveitando os resultados do estudo para prevenção de contaminação por bactéria, mudanças na geometria da sonda foram propostas a fim de atingir uma condição isocinética para o escoamento ao redor e dentro da sonda, resultando em uma maior tensão de cisalhamento para baixas velocidades de fluxo de entrada. Por fim um estudo adicional foi realizado utilizando um modelo de rastreamento de partículas para compreender a relevância do comportamento individual de cada partícula no escoamento da emulsão. Os resultados não indicam qualquer efeito significativo sobre as medições no interior da sonda, embora estudos adicionais devem ser realizados neste tópico, considerando um modelo de balanço populacional para as gotículas de óleo.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 11.12.2013
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      GROSCHE, Lucas Caetano; PAIVA, José Luís de. Study of the interactions between emulsion flow and a spectrometer probe based on numerical simulations. 2013.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-17102014-114519/pt-br.php >.
    • APA

      Grosche, L. C., & Paiva, J. L. de. (2013). Study of the interactions between emulsion flow and a spectrometer probe based on numerical simulations. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-17102014-114519/pt-br.php
    • NLM

      Grosche LC, Paiva JL de. Study of the interactions between emulsion flow and a spectrometer probe based on numerical simulations [Internet]. 2013 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-17102014-114519/pt-br.php
    • Vancouver

      Grosche LC, Paiva JL de. Study of the interactions between emulsion flow and a spectrometer probe based on numerical simulations [Internet]. 2013 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-17102014-114519/pt-br.php

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