Modelo de escoamento núcleo-anular frio para o atomizador efervescente

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Gutierrez, Jordan Amaro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Mecânica dos fluidos; Método de volume de controle; Atomização efervescente; Spray; Modelo; Fluid mechanics; Control volume method; Effervescent atomization; Model; Escoamento bifásico
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/250741

A atomização é um processo fundamental para muitas aplicações na engenharia, por exemplo, a combustão de combustíveis líquidos. A atomização efervescente é um processo de atomização bifásica que consiste em utilizar baixas pressões de injeção dos fluidos para introduzir bolhas de gás no escoamento liquido, e assim produzir um spray de alta qualidade. Este trabalho consiste em desenvolver um modelo de escoamento bifásico para estimar um conjunto de variáveis físicas dos fluidos no orifício de saída de um atomizador efervescente. O modelo de escoamento núcleo-anular frio é validado utilizando-se resultados experimentais da espessura media dos ligamentos da atomização, obtendo-se excelentes estimativas para a razão das vazões mássicas do gás e do liquido maior ou igual a 1,0%. Os fluidos utilizados para as validações são a agua e o ar. O modelo de escoamento núcleo-anular frio é utilizado para simular cinco condições operacionais em dezessete atomizadores efervescentes. Os fluidos utilizados para as simulações são o óleo leve de aquecimento e o ar. Segundo os resultados obtidos, as variáveis geométricas que definem o projeto do atomizador efervescente não influenciam significativamente as variáveis físicas estimadas. As variáveis físicas estimadas são: (a) fração volumétrica do gás, (b) pressão bifásica adimensional, (c) temperatura adimensional do gás, (d) massa especifica bifásica adimensional, (e) velocidade do liquido, (f) velocidade do gás, e (g) espessura do liquido, sendo suas faixas [0,815, 0,967], [0,587, 0,856], [0,928, 0,962], [0,642, 0,900], [7,991, 22,391 m/s], [147,166, 200,555 m/s], e [176, 637 um], respectivamente. Finalmente, é estabelecido um modelo adimensional para a estimativa do diâmetro médio integral de Sauter (ID32) das gotas do spray. O modelo adimensional é caracterizado por ter R2 = 0,705 e RMSE = 3,274, razão pela qual é considerado que é bom para realizar futuras predições.