Orientadores: Guilherme Jo é de Castilho, José Roberto Nunhez

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química.

Resumo: Tanques de agitação são normalmente utilizados em muitas operações industriais. A qualidade da mistura gerada a partir de um determinado design do tanque de agitação pode ser obtida utilizando métodos experimentais e/ou computacionais. A técnica experimental de velocimetria por imagem de...

Resumo: Tanques de agitação são normalmente utilizados em muitas operações industriais. A qualidade da mistura gerada a partir de um determinado design do tanque de agitação pode ser obtida utilizando métodos experimentais e/ou computacionais. A técnica experimental de velocimetria por imagem de partícula (PIV ¿ Particle Image Velocimetry) em duas dimensões e duas componentes (PIV 2C-2D) pode fornecer informações detalhadas sobre as variações espaço-temporais em um tanque de mistura. As características do fluxo turbulento são fundamentais para a compreensão da operação nesses equipamentos, sendo a energia cinética turbulenta (TKE) e a taxa de dissipação de energia (EDR), parâmetros que vêm sendo amplamente investigados para caracterizar o escoamento dentro de um tanque de mistura. Para obter a TKE, a técnica bidimensional PIV (2C-2D) gera resultados satisfatórios a partir de formulações aproximadas que pode ser obtida diretamente de alguns softwares computacionais. Para a determinação da EDR, faz-se necessário um método adicional para correção, pois alguns estudos relatam que os valores obtidos empregando a PIV (2C-2D) são subestimados e, portanto, deve ser investigado separadamente, por exemplo, criando e/ou testando rotinas/métodos em softwares numéricos. Além disso, uma outra questão reside na maioria dos trabalhos nessa área assumirem condição de simetria axial nas medições PIV, o que não é plenamente justificada para campos eulerianos devido à própria anisotropia do escoamento. Diante dessas questões, para um melhor entendimento das características de um processo de mistura monofásico, esse trabalho tem como objetivo principal investigar as características turbulentas em termos de TKE e EDR a partir dos campos de velocidade obtidos nas medidas experimentais PIV (2C-2D) com ângulo resolvido em um tanque de mistura mecanicamente agitado

Abstract: Stirred tanks are typically used in many industrial operations. The quality of the mixture generated from a given design of the stirring tank can be obtained using experimental and/or computational methods. The Particle Image Velocimetry (PIV) in two dimensions and two components (PIV...

Abstract: Stirred tanks are typically used in many industrial operations. The quality of the mixture generated from a given design of the stirring tank can be obtained using experimental and/or computational methods. The Particle Image Velocimetry (PIV) in two dimensions and two components (PIV 2C-2D) is an experimental technique that can provide detailed information about the space-time variations in a stirred tank. The characteristics of the turbulent flow are fundamental for the understanding of the operation in this equipment, in which the turbulent kinetic energy (TKE) and the energy dissipation rate (EDR) are parameters that have been extensively investigated to characterize its flow. To obtain TKE, the two-dimensional PIV technique generates satisfactory results from approximate formulations that can be obtained directly from some computational software. For the determination of the EDR, an additional method for correction is necessary, once some studies report that the values obtained using the PIV 2C-2D are underestimated. Therefore, the EDR must be investigated separately, for example, creating and/or testing routines/methods in numerical software. Furthermore, another issue lies in the fact that most studies in this area assume axial symmetry in PIV measurements, which is not entirely justified for Eulerian fields due to the anisotropy of the flow. Given these questions, for a better understanding of the characteristics of a single-phase mixing process, this work has as main goal the investigation of the turbulent characteristics in terms of TKE and EDR from the velocity fields obtained by experimental measurements using the PIV 2C-2D with angle-resolved in a stirred tank

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