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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Teixeira Neto, Érico
Título: Estruturas de Fluxo em uma Câmara Cilíndrica de Fundo Rotatório: Construção, Caracterização e Experimentos com Soluções Poliméricas
Ano: 1999
Orientador: Prof. Dr. Edvaldo Sabadini
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Vortex breakdown,Poli(óxido de etileno),Tratamento de imagens
Resumo: O comportamento hidrodinâmico de soluções de polímeros de alta massa molar pode ser investigado em diversos sistemas. Sob condições de fluxo controlado, estruturas complexas podem ser produzidas e visualisadas em um líquido. Uma das mais interessantes é designada "vortex breakdown" (VB). Ela pode ser obtida em um recipiente cilíndrico, com o fluxo confinado, se o fundo ou a superfície superior do mesmo sofrer rotação em velocidades específicas. Este recipiente é designado por Câmara Cilíndrica de Fundo Rotatório (CCFR). Este trabalho propõe o projeto e a construção de uma CCFR que permita a realização de estudos de estabilidade das estruturas de VB para a observação das modificações causadas na estrutura dos VB pela adição de pequenas quantidades (ppm) do polímero de alta massa molar poli(óxido de etileno) (PEO) ao Fluido de Trabalho (FT) da CCFR. As estruturas dos VB gerados foram reveladas e então filmadas com uma câmera CCD. As imagens foram gravadas com um vídeo-cassete para, posteriormente, serem digitalizadas e tratadas. A CCFR construída foi caracterizada usando-se FT constituídos por misturas de glicerina e água em diferentes proporções. Com base nos parâmetros investigados, foi observada a formação de todas as estruturas esperadas, conforme descrito na literatura. Nos estudos com PEO, foram verificados os efeitos da variação da concentração e da massa molar do PEO, bem como da variação da tensão de cisalhamento sobre o FT. Estes efeitos se refletem em mudanças significativas nos parâmetros morfológicos das estruturas dos VB, provocadas pela presença de pequenas quantidades de PEO no FT .Paralelamente foram feitos estudos reológicos com os FT de forma a subsidiar os estudos feitos na CCFR. Trabalhos sobre este fenômeno publicados nas últimas três décadas concentram-se na área de engenharia. Assim, este trabalho é pioneiro em relação ao enfoque físico-químico pretendido.
Abstract: Under controlled flow conditions, complex structures can be produced and visualized in liquids. One of the more interesting is named vortex breakdown (VB). It can be obtained in a cylindrical container, with confined flow, by rotating one endwall at specific velocities. This container is named "Cylindrical Container with Rotating Botton" (CCFR). The aim of this work is to investigate the changes produced in the VB structure by the addition of small quantities (ppm) of the high molar mass polymer poly(ethylene oxide) (PEO) to the working fluid (FT). A CCFR was projected and constructed to achieve this aim. The VB structures generated were revealed and then filmed with a CCD camera. The images were saved using a video cassette recorder, digitized and measured. The CCFR was characterized using mixtures of glycerine/water in different proportions as FT. The structures obtained are in accordance with those expected from previous works in the literature. The effects of PEO molar mass and concentration and of the shear stress on the FT were analized. These effects were observed to be associated with significant changes in the morphological parameters of the VB structures, caused by the presence of small quantities of PEO in the FT. Rheological studies were also done with the FT used in the CCFR. In the last three decades, all the research on this system was concentrated in the engineering area. The proposal of this work is to offer a new physical-chemical approach on this phenomenum.
Arquivo (Texto Completo): vtls000202152.pdf ( tamanho: 5,19MB )

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