Mateus Fernando Geremias Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos NETeF Escola de Engenharia de São Carlos

Transcrição

1 Mateus Fernando Geremias Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos NETeF Escola de Engenharia de São Carlos 1

2 Objetivos: Ajustagem do índice de refração da água Implementação do método do PIV para escoamento estratificado liso 2

3 Procedimentos Experimentais: 1ª Etapa: Ajustagem do índice de refração: De acordo com os estudos de Budwig (1994) e de Narrow, Yoda e Abdel-Khalik (2000), o índice de refração da água pode percorrer uma extensa faixa desde 1,00 até por volta de 1,60 com o auxilio de NaI Isso depende de: Concentração do Sal Temperatura Comprimento médio de onda de luz emitido 3

4 1ª Etapa: Ajustagem do Índice de Refração: Chegou-se então a uma regressão liner expressa por: Problema comum: Desnaturação da Solução em I 3 - Adição de 0,1% em massa de Tiossulfato de Sódio Anidro 4

5 1ª Etapa: Ajustagem do Índice de Refração: Realização dos testes de ajustagem visuais, mergulhando um fragmento de vidro em um béquer com a concentração desejada de sal Variação da concentração em 0,25% para avaliação dos melhores resultados 5

6 2ª Etapa: Levantamento de banco de dados para padrões de escoamento do oleoduto direcional Observação visual do padrão de escoamento em função das variáveis principais: Inclinação do oleoduto Velocidade superficial da água e óleo Além disso, serão anotados: Queda de pressão na linha Temperatura ambiente e do óleo 6

7 3ª Etapa: Método do PIV Instalação do reservatório de solução com índice de refração ajustado ao tubo de vidro Movimentação dos fluidos e incidência do laser e captação das imagens pela câmera Regressão Linear computadorizada e geração dos vetores velocidade média 7

8 3ª Etapa: Método do PIV 8

9 Resultados: Ajustagem do índice de refração: Para η = 1,49, λ = 470 nm e T = 27º C Obtivemos então uma concentração desejada de 63% de NaI 9

10 0% de NaI 10

11 63% de NaI 11

12 64% de NaI 12

13 Variação da Concentração: 13

14 Reservatório Construído: 14

15 Método PIV: Disposição da câmera e geradores de laser 15

16 Disposição do reservatório e incidência do laser 16

17 Testes: Presença de bolhas de ar no reservatório: 17

18 Tubo com apenas metade da água: 18

19 Com a presença de água e óleo de cozinha 19

20 Vetores de velocidade para a imagem anterior: 20

21 Adição de pó de madeira: 21

22 Ao aumentarmos a potência do laser: 22

23 Investigação do perfil de velocidade: Próximo à interface água-óleo: 23

24 Ao centro do escoamento aquoso: 24

25 Conclusões: A presença de ar atrapalha bastante na visualização do escoamento Nas interfaces água-óleo, óleo-vidro e águavidro os efeitos de refração não foram muito intensos, ao contrário de quando há grande diferenças, como ar-vidro O PIV é utilizável não só para análise de velocidades no plano diametral, mas em toda a extensão do tubo A análise com maior precisão requer a presença indispensável de uma partícula refletora na água 25

26 Referências: 1. BUDWIG R. Refractive index matching methods for liquid flow investigations. Experiments in Fluids. 1994; 17: : 2. CHENG W. Experimental Study on Gas-Liquid Two-Phase Flows in an Aeration Tank by Using Image Treatment Method. Journal of Hydrodynamics. 2008; 20(5): CONAN C, MASBERNAT O, DÉCARRE S and LINÉ A. Local Hydrodynamics in a Dispersed-Stratified Liquid Liquid Pipe Flow. AIChE Journal. 2007; 53(11): DIONATAN AM. Estudo Experimental de Ondas Interfaciais em Escoamento Estratificado Água Óleo Horizontal e Levemente Inclinado. Iniciação Científica, Orientador Oscar Maurício Hernandez Rodriguez. Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos-NETeF. Escola de Engenharia de São Carlos.Universidade de São Paulo DYKHNO LA, WILLIAMS LR and HANRATTY TJ. Maps of mean gas velocity for stratified flows with and without atomization. Int. J. Multiphase Flow. 1994; 20(4): FRIES DM, WAELCHLI S, ROHR PR. Gas liquid two-phase flow in meandering microchannels. Chemical Engineering Journal. 2008: S37-S45 7. MONTANTE G, HORN D, PAGLIANTI A. Gas liquid flow and bubble size distribution in stirred tanks. Chemical Engineering Science 63 (2008) NARROW TL; YODA M; ABDEL-KHALIK SI. A simple model for the refractive index of sodium iodide aqueous solutions. Experiments in Fluids. 2000; 28: WANG H, WANG Y. Measurement of water flow rate in microchannels based on the microfluidic particle image velocimetry