ANÁLISE Experimental da Redução de Arrasto em Soluções Com Polímeros Rígidos e Flexíveis em uma Geometria Rotativa Desde Os Primeiros Instantes do Escoamento Turbulento: Efeitos de Número de Reynolds, Concentração, Massa Molecular, Temperatura e Salinidade Marinha
Nome: RAFHAEL MILANEZI DE ANDRADE
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 16/05/2013
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| EDSON JOSE SOARES | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| RENATO DO NASCIMENTO SIQUEIRA | Examinador Externo |
| LUIS FERNANDO ALZUGUIR AZEVEDO | Examinador Externo |
| EDSON JOSE SOARES | Orientador |
Resumo: A redução de arrasto por adição de polímeros de alto peso molecular em escoamentos turbulentos tem sido extensivamente estudada desde a sua primeira observação há 60 anos. Ao longo dos anos a redução de arrasto tem sido aplicada com sucesso e representa um grande benefício para processos industriais. Entretanto, o fenômeno ainda não é completamente compreendido e muitos aspectos do problema carecem de investigação. Questões importantes são relacionadas ao desenvolvimento das estruturas turbulentas e à quebra das moléculas do polímero. Esses dois fenômenos impõem um comportamento transiente na eficiência do polímero, por isso a redução de arrasto ( ) pode ser claramente dividida em três períodos de tempo. No início do experimento, assume um valor mínimo (por vezes negativo) antes de chegar à máxima eficiência. Quando a degradação se torna importante, começa decrescer até achar seu valor assintótico, momento em que a cisão polimérica para e a distribuição da massa molecular chega ao regime permanente. No presente trabalho o desenvolvimento da redução de arrasto é estudado desde o início do escoamento turbulento em uma geometria rotativa formada por cilindros concêntricos com dupla folga. A redução de arrasto é avaliada para três polímeros diferentes: Óxido de Polietileno (PEO), Poliacrilamida (PAM) e Goma Xantana (XG). Os dois primeiros são conhecidos como polímeros flexíveis, enquanto o ultimo é considerado rígido. Vários parâmetros são investigados, como o número de Reynolds, concentração de polímero, massa molecular, temperatura e concentração de sal sintético do mar. Os resultados iniciais avaliam os primeiros instantes do escoamento turbulento em que apresenta valores negativos, devido ao aumento da viscosidade extensional causado pelo estiramento abrupto das macromoléculas. Os demais resultados avaliam o uso de água do mar sintética como solvente na redução de arrasto. Nesse caso, o início da redução de arrasto ocorre em maiores números de Reynolds e o comportamento de em função do tempo nas soluções de PEO e XG é significativamente alterado.
Palavras chave: Redução de arrasto, turbulência, polímeros rígidos e flexíveis, geometria rotativa.
