Modelos computacionais ultrassônicos com ênfase na emulsão O/A

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dc.contributor.advisor1Santos, Maria de Fátima Pereira dos
dc.contributor.authorLeão, Rodrigo Xavier de Almeida
dc.contributor.referee1Bizzi, Cezar Augusto
dc.contributor.referee2Oliveira, Luiz Gabriel Souza de
dc.date.accessioned2016-08-29T15:39:04Z
dc.date.available2016-07-11
dc.date.available2016-08-29T15:39:04Z
dc.date.issued2015-02-24
dc.description.abstractThis work proposes a study simulating the use of ultrasonic probes and ultrasound bath applied in emulsions produced by the oil industry, specifically, the emulsions of oil-in-water (o/w) found in produced water. The first part of the study consisted in an analytical solution of the Bessel equation in order to study the formation of the radial pattern of standing waves in a cylindrical container containing the o/w emulsion at low (24 kHz) and high (1.841 MHz) frequency, from an ultrasound transdutor located at the center of the container. The second part of the study consisted in the construction and application of a computer model capable of representing the displacement of the ultrasonic waves within an ultrasonic bath containing a container filled with an o/w emulsion, synthesized from petroleum with 13.1 ° API in the presence of materials. The analytical solution of the Bessel equation estimated frequency to 24 kHz ultrasonic probes, the first three stationary vibration modes occur respectively in radius containers 34.45; 54.01 and 73.60 cm. When the simulation was applied to ultrasonic probes frequency 1.841 MHz estimated that three stationary vibration modes occur respectively in containers radius 0.45; 0.70 and 0.96 cm. The results of the computer model simulating the displacement of the ultrasonic waves within an ultrasonic bath proved according to experimental results, permitting identification of the increased density of the acoustic field that occurs due to the presence of material within the emulsion as the main responsible for the high efficiency in the removal of this oil fraction in the emulsions under the action of ultrasonic fields of low frequency. Was estimated as a material is capable of increasing the density of the sound field compared to a container without the presence of materials, being: 1.47 to Teflon, 2.05 to PVC, 2.07 to polypropylene, 2.17 for aluminum, 2.87 to copper, 3.00 to nickel, 3.01 to brass, 3.09 to steel and 3.72 to lead. The area occupied by the material within the container proved responsible for the amount of energy retained therein. The influence of the variation of the area of the materials present in the emulsion was also assessed from the results of the developed model.
dc.description.resumoNeste trabalho é apresentado um estudo simulando o uso de sondas ultrassônicas e banho de ultrassom empregado em emulsões produzidas pela indústria do petróleo, especificamente, as emulsões do tipo óleo em água (o/a) encontradas na água produzida. A primeira parte do estudo consistiu na aplicação de uma solução analítica da equação de Bessel, a fim de estudar a formação de ondas estacionárias de padrão radial em um recipiente cilíndrico contendo emulsão o/a em baixa (24 kHz) e alta (1,841 MHz) frequência, a partir de um transdutor ultrassônico localizado no centro do recipiente. A segunda parte do estudo consistiu na construção e aplicação de um modelo computacional capaz de representar o deslocamento das ondas ultrassônicas no interior de um banho ultrassônico, contendo um recipiente preenchido com emulsão o/a, na presença dos materiais: polipropileno (PP), policloreto de vinila (PVC), politetrafluoretileno (PTFE / teflon), aço e cobre. A solução analítica da equação de Bessel, estimou que para sondas ultrassônicas de frequência 24 kHz, os três primeiros modos de vibração estacionários ocorreriam, respectivamente em recipientes de raio 34,45; 54,01 e 73,60 cm. Quando a simulaçao foi aplicada para sondas ultrassônicas de frequência 1,841 MHz, estimou que os três primeiros modos de vibração estacionários ocorreriam, respectivamente, em recipientes de raio 0,45; 0,70 e 0,96 cm. Os resultados do modelo computacional, que simulou o deslocamento das ondas ultrassônicas no interior de um banho ultrassônico, mostraram-se de acordo com resultados experimentais. A partir dos resultados foi possível identificar que a presença de materiais no interior da emulsão causa o aumento da densidade do campo acústico que por sua vez aumenta a eficiência dos ultrassons de baixa frequência na remoção da fração de óleo presente nas emulsões. Foi estimado em quantas vezes a presença de um material é capaz de aumentar a densidade do campo acústico, comparado a um recipiente livre da presença de materiais, sendo: 1,47 para o teflon, 2,05 para o PVC, 2,07 para o polipropileno, 2,17 para o alumínio, 2,87 para o cobre, 3,00 para o níquel, 3,01 para o bronze, 3,09 para o aço e 3,72 para o chumbo. A área ocupada pelos materiais no interior do recipiente se mostrou responsável pela quantidade de energia retida no mesmo. A influência da variação da área dos materiais presentes na emulsão também foi discutida a partir de resultados do modelo desenvolvido.
dc.formatText
dc.identifier.citationLEÃO, Rodrigo Xavier de Almeida. Modelos computacionais ultrassônicos com ênfase na emulsão O/A. 2015. 109 f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Programa de Pós-Graduação em Energia, Universidade Federal do Espírito Santo, São Mateus, 2015.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/5343
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subjectEmulsão O/Apor
dc.subject.br-rjbnUltrassom
dc.subject.br-rjbnFísica matemática
dc.subject.br-rjbnMétodos de simulação
dc.subject.br-rjbnEnergia
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.subject.udc620.9
dc.titleModelos computacionais ultrassônicos com ênfase na emulsão O/A
dc.typemasterThesis
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