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Título: Estudo da redução de arrasto induzido por polímeros em escoamentos internos turbulentos em dutos
Autor(es): Queiroz, Luiz Paulo de Oliveira
Palavras-chave: Redução de arrasto;Polímeros;Escoamento turbulento
Data do documento: 16-Fev-2016
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: QUEIROZ, Luiz Paulo de Oliveira. Estudo da redução de arrasto induzido por polímeros em escoamentos internos turbulentos em dutos. 2016. 69f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: The flows turbulent and laminar are present in various applications of engineering and one of the villain of energy loss big is the surface friction. Currently, there are several research aimed for the study of reducing drag (DR) with the objective of developing effective methods to reduce the friction. Regardless of numerous research carried out until today, the phenomenon DR still remains in study not it is fully understood. This paper studied the drag reduction by polymer induction in turbulent internal flows in ducts. We constructed a testing bench to perform the analysis of drag reduction, the bench has basically two manometers with a 8.5 psi full scale, a peripheral pump 0.5 HP, an acrylic tank, valves and tubes pvc and is situated in the Laboratory Fluid Mechanics UFRN. Were used as polymer additives to polyethylene glycol 4000, the Polyox WSR N60K, Polyox WSR 301 and Polyox WSR 205. The rationale for the choice of these polymers is their wide application in situations requiring greater energy efficiency, such as the addition reducing polymers for the jet used by the fire department to achieve greater distances. The induced drag reduction polymers is investigated from the turbulent flow analysis, with Reynolds number in a range between 2×104 𝑒 5×104. The part of the first pressure measurement analysis on two points of the turbulent flow, then the density measurements, viscosity of the polymer solutions and culminates in drag reduction calculation, allowing to analyze the influence of the addition polymer in reducing the drag in turbulent flows. The Polyox WSR N60K, the Polyox WSR 301 and Polyox WSR 205 decreased drag highlighting the Polyox WSR 301 that showed the greatest reduction among the polymers studied, which concluded that the Polyox WSR 301 is more efficient to drag reduction in pipes. There was no drag reduction in polyethylene glycol 4000 to the measured concentration.
metadata.dc.description.resumo: Escoamentos turbulentos e laminares são encontrados, frequentemente, em diversas aplicações de engenharia, como em compressores e bombas e ao redor de carros, aviões e navios. O atrito superficial, grande responsável pelas perdas energéticas, é consideravelmente maiores no tipo de escoamento turbulento do que em escoamentos laminares. Seu estudo é bastante desafiador, devido a sua natureza complexa. A principal justificativa para este estudo baseia-se na otimização dos recursos energéticos, por motivos econômicos principalmente, através do estudo da redução de arrasto induzido por polímeros. Neste trabalho, é estudada a redução de arrasto por indução de polímeros a partir da utilização de uma bancada experimental situada no laboratório de mecânica dos fluidos da UFRN. A bancada experimental foi construída e calibrada exclusivamente para este trabalho. Foram utilizados como aditivos poliméricos o Polietileno glicol 4000, o Polyox WSR N60K, Polyox WSR 301 e o Polyox WSR 205. A redução de arrasto induzida por polímeros é investigada a partir da análise de um escoamento, tal análise parte do princípio da medição de pressão em dois pontos do escoamento e culmina no cálculo da perda de carga e do fator de atrito, o que possibilita analisar a influência da adição de polímeros na redução do arrasto em escoamentos sejam eles laminares ou turbulentos. Não foi observado redução de arrasto no polietileno glicol 4000 na concentração analisada. O Polyox WSR N60K, o Polyox WSR 301 e o Polyox WSR 205 apresentaram redução de arrasto com destaque para o Polyox WSR 301 que apresentou maior redução dentre dos polímeros estudados, o que conclui-se que o Polyox WSR 301 é mais eficiente para promover a redução de arrasto em tubos rígidos.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/20932
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