Experimental study on the fundamental parameters of two-phase flow in small channels using confocal chromatic microscopy (2025)
- Authors:
- Autor USP: SANTOS, FERNANDO NEVES QUINTINO DOS - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/T.18.2025.tde-22072025-133055
- Subjects: ESCOAMENTO BIFÁSICO; MICROSCOPIA CONFOCAL
- Keywords: Ar-água.; Gradiente de perda de pressão.
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Escoamentos bifásicos tem múltiplas aplicações, como nas indústrias de óleo e gás, refrigeração e geração de energia. Eles são caracterizados por um arranjo das fases, denominado de padrão de escoamento, que podem ser classificados como escoamentos separados ou dispersos. Escoamentos separados são ou intermitentes (pistonado, em golfadas, agitante), onde pistões de ar com filme líquido abaixo são seguidos por um bolsão de líquido; ou contínuos (estratificado, ondulado, anular), onde um núcleo contínuo de gas escoa separado da fase líquida. A medição da espessura do filme líquido é importante, pois ele governa o fluxo de calor, perda de pressão e instabilidade. Apesar de sua importância, medições precisas são difíceis, pois o filme pode ser muito fino. Diversas técnicas confiáveis existem para canais de diâmetro elevado, como ultrassom eco-pulso ou sondas de condutância, no entanto sua aplicabilidade é limitada em canais pequenos onde a espessura do filme pode ser da ordem de microns. Novas técnicas óticas e não invasivas estão sendo desenvolvidas com variado grau de sucesso. Essa tese apresenta um novo método, chamado microscopia cromática confocal, que é uma técnica ótica altamente precisa e não invasiva, com aplicações em ciências biológicas. Ela mede continuamente a espessura de materiais transparentes e aqui foi utilizada para medir o perfil de escoamentos ar-água em um tubo quadrado com 8mm de lado interno. 164 diferentes condições foram avaliadas, com o padrão de escoamento sendo classificado usando uma câmera de alta velocidade, e a perda de pressão bifásica medida. Além dos parâmetros gerais, as 22 condições com melhor resposta do sensor foram avaliadas em detalhes, exibindo o perfil do escoamento, função densidade de probabilidade da espessura de filme líquido, e frequência de ondas. Osresultados mostram que a técnica é especialmente apropriada para escoamentos pistonados e em golfadas, medindo com precisão a espessura de filme líquido e a frequência de ondas. Além disso, o formato da função densidade de probabilidade tem diferenças significativas entre os padrões de escoamento. Um novo mapa de padrão de escoamentos é proposto, coerente com estudos em condições similares. A perda de pressão de cada condição foi comparada com várias correlações empíricas, mostrando que uma mesma correlação tem performance diferente para cada padrão de escoamento. Em geral escoamentos em bolhas tem erros menores, enquanto anulares tem os maiores erros
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 17.04.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
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ABNT
SANTOS, Fernando Neves Quintino dos. Experimental study on the fundamental parameters of two-phase flow in small channels using confocal chromatic microscopy. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-22072025-133055/. Acesso em: 20 jan. 2026. -
APA
Santos, F. N. Q. dos. (2025). Experimental study on the fundamental parameters of two-phase flow in small channels using confocal chromatic microscopy (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-22072025-133055/ -
NLM
Santos FNQ dos. Experimental study on the fundamental parameters of two-phase flow in small channels using confocal chromatic microscopy [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 20 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-22072025-133055/ -
Vancouver
Santos FNQ dos. Experimental study on the fundamental parameters of two-phase flow in small channels using confocal chromatic microscopy [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 20 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-22072025-133055/
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2025.tde-22072025-133055 (Fonte: oaDOI API)
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