Levantamento de Perfis de Velocidades em Escoamento Estratificado Líquido-líquido via. Partículas (PIV)

Transcrição

1 Levantamento de Perfis de Velocidades em Escoamento Estratificado Líquido-líquido via Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV) Mateus Fernando Geremias Engenharia Mecânica Orientador: Prof. Dr. Oscar M. Hernandez Rodriguez

2 Objetivos: Implementação do Método do PIV, com obtenção de perfis de velocidade no escoamento estratificado bifásico água-óleo, com procedimento intermediário de ajustagem do índice de refração da água e do vidro. Levantamento de cartas de fluxo para o escoamento bifásico através dos dados obtidos com o PIV

3 Metodologia de trabalho Aparelhagem: Linha de teste inclinável do circuito multifásico do NETef Aparelhos para medição de vazão, pressão, fração volumétrica e utilização do Programa LabView para aquisição dos dados pelo computador Aparelho de PIV cedido pelo Comando Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA)

4 Procedimentos Para utilização da técnica do PIV será necessária a ajustagem do índice de refração entre a água e o vidro para evitar desvios ópticos oriundos da refração do feixe de laser quando incidido sobre o fluxo. - instalação de uma caixa retangular de vidro, com solução aquosa de Iodeto de Sódio (NaI) A ajustagem do índice de refração se dará pela adição do sal Iodeto de Sódio à água, com uma pequena concentração de Tiossulfato de Sódio Anidro afim de evitar a desnaturação da solução por liberação de íons I - 3 -Utilizando a regressão linear: é possível obter a concentração necessária para obter o índice de refração do meio Após a ajustagem, ocorrerá a instalação da caixa de vidro com a solução em seu interior na linha de montagem.

5 Procedimentos Instalação do aparelho de PIV junto a essa caixa (em cooperação com o CTA) Geração do escoamento bifásico estratificado e aquisição de dados por LabView e método PIV. Variação de vazão, pressão e inclinação da linha para levantamento das cartas de fluxo do circuito multifásico do NETef

6 Resultados Aplicando à regressão linear estudada uma temperatura de 27ºC, n = 1,49 e λ = 470 nm obtemos uma concentração necessária de 63% Além disso, adicionamos 0,1% em massa de Tiossulfato de Sódio Anidro para estabilizar a solução. Observou-se então as características do sistema para concentrações próximas à calculada teoricamente

7 0% de NaI

8 63% de NaI

9 63,25% de NaI

10 64% de NaI

11 Referências Bibliográficas: 1. Budwig R. Refractive index matching methods for liquid flow investigations. Experiments in Fluids; 17: , Cheng W. Experimental study on gas-liquid two-phase flows in an aeration tank by using image treatment method. Journal of Hydrodynamics; 20(5): , Conan C, Masbernat O, Décarre S and Liné A. Local hydrodynamics in a dispersedstratified liquid liquid pipe flow. AIChE Journal; 53(11): , Dykhno LA, Williams LR and Hanratty TJ. Maps of mean gas velocity for stratified flows with and without atomization. Int. J. Multiphase Flow; 20(4): , Fries DM, Waelchli S, Rohr PR. Gas liquid two-phase flow in meandering microchannels. Chemical Engineering Journal; S37-S45, Miessner U, Lindken R, Westerweel J. 3-D Velocity measurements in microscopic two-phase flows by means of micro PIV. 14th Int. Symp on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Montante G, Horn D, Paglianti A. Gas liquid flow and bubble size distribution in stirred tanks. Chemical Engineering Science; 63: , Narrow TL; Yoda M; Abdel-Khalik SI. A simple model for the refractive index of sodium iodide aqueous solutions. Experiments in Fluids; 28: , Wang H, Wang Y. Measurement of water flow rate in microchannels based on the microfluidic particle image velocimetry. Measurement (2008), doi: /j.measurement (in press).