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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/5172
Tipo: | Dissertação |
metadata.dc.title: | Aquecimento magnético de uma gota de ferrofluido combustível: modelagem de micro-explosão e acúmulo de nanopartículas na superfície |
Autor(es): | Zorzo, Régis |
Primeiro Orientador: | Cristaldo, César Flaubiano da Cruz |
Coorientador: | Fachini Filho, Fernando |
Resumo: | O presente trabalho apresenta um modelo teórico que descreve o aquecimento e a vaporização de uma gota de ferrofluido combustível devido a ação de um campo magnético externo e alternado (aquecimento magnético) juntamente com o fluxo de calor fornecido pelo ambiente gasoso. O aquecimento magnético é resultado da interação entre o campo magnético e as nanoparticulas magnéticas do ferrofluido. O campo magnético faz com que as nanopartículas rotacionem e dissipem calor por atrito viscoso com as moléculas do fluido. O efeito combinado da transferência de calor do ambiente para a gota com o aquecimento magnético, juntamente com a perda de calor da superfície para vaporização, resulta em um perfil de temperatura com o ponto de ebulição no interior da gota. Esse é um efeito característico de formação de bolhas, podendo vir a causar a micro-explosão da gota. No presente trabalho, considera-se que o rompimento da gota (quebra) ocorre no instante em que a condição de ebulição é atingida em seu interior, gerando uma gota secundária. Após a quebra, a gota primária continua a ser aquecida e vaporizada, gerando novas gotas secundárias sempre que a temperatura de ebulição for atingida em seu interior. Os resultados são obtidos considerando dois casos, no primeiro as nanopartículas escapam da superfície da gota juntamente com o líquido vaporizado, mantendo a sua concentração constante dentro da gota. No segundo caso, há um acúmulo de nanopartículas na superfície da gota, ocasionando uma variação da concentração de nanopartículas em seu interior. Os resultados são apresentados em função de alguns parâmetros, tais como potência magnética, frequência do campo magnético, temperatura do ambiente e temperatura inicial da gota. Foi possível perceber que a frequência de formação e o número de gotas secundárias aumenta com a potência magnética. Verifica-se que o processo de quebra de gotas possui grande influência na taxa de vaporização efetiva e no decréscimo do raio da gota inicial. Ao se considerar o acúmulo de nanopartículas na superfície, constatou-se que para os casos em que a fração de nanopartículas que acumula na superfície é alta, a taxa de vaporização pode sofrer uma redução, a depender do calor gerado pelo aquecimento magnético. |
Abstract: | The present work presents a theoretical model that describes the heating and vaporization of a combustible ferrofluid droplet due to the action of an external and alternating magnetic field (magnetic heating) together with the heat flux provided by the gaseous environment. Magnetic heating is the result of the interaction between the magnetic field and the ferrofluid magnetic nanoparticles. The combined effect of heat transfer from ambient to droplet with magnetic heating, together with heat loss from the vaporizing surface, results in a temperature profile with the boiling point within the droplet. This is a characteristic bubble-forming effect that may cause the droplet micro-explosion. In the present work, it is considered that the droplet rupture (break) occurs at the moment when the boiling condition is reached inside, generating a secondary droplet. After breaking, the primary droplet continues to be heated and vaporized, generating new secondary droplets whenever the boiling temperature is reached inside. The results are obtained considering two cases, in the first case all surface nanoparticles vaporize, maintaining their constant concentration inside the droplet. In the second case, there is an accumulation of nanoparticles on the droplet surface, causing a variation in the concentration of nanoparticles. Results are presented as a function of some parameters such as magnetic power, magnetic field frequency, ambient temperature and initial droplet temperature. It was possible to notice that the formation frequency and the number of secondary drops increase with the magnetic power. The droplet-breaking process has a great influence on the effective vaporization rate and the decrease of the initial droplet radius. Considering the accumulation of nanoparticles on the surface, it was found that for cases where the fraction of nanoparticles that accumulates on the surface is high, the vaporization rate may decrease, depending on the heat generated by the magnetic heating. |
metadata.dc.subject: | Engenharia Aquecimento Vaporização Ferrofluido Engineering Heating Vaporization Ferrofluid |
CNPQ: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
metadata.dc.publisher: | Universidade Federal do Pampa |
Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
Campus: | Campus Alegrete |
Curso: | Mestrado Acadêmico em Engenharia |
metadata.dc.identifier.citation: | ZORZO, Régis. Aquecimento magnético de uma gota de ferrofluido combustível: modelagem de micro-explosão e acúmulo de nanopartículas na superfície. Orientador: César Flaubiano da Cruz Cristaldo. 2019. 84p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, Alegrete, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
metadata.dc.identifier.uri: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5172 |
metadata.dc.date.issued: | 16-Dec-2019 |
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Régis Zorzo - 2019.pdf | 7.64 MB | Adobe PDF | ???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.view??? |
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