Redução de arrasto por adição de goma diutana em escoamentos turbulentos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) |
Texto Completo: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/11101 |
Resumo: | The drag reduction phenomenon by addition of small amounts of polymer has been known for more than 70 years. The synthetic polymers Polyethylene Oxide (PEO) and Polyacrylamide (PAM) and the biological polymer Xanthan Gum (XG) are some of the most used drag reducing agents. Research on a recent biopolymer, called Diutan Gum(DG), shows promising results concerningits drag reduction ability. However, its rheological characteristics and advantages compared toother polymers lack further information. With this objective, the diutangum is analyzed in terms of viscosity, storage and loss moduli, and its effects as adragreducing agent. It is verified that the diutangum presents high pseudoplastic behavior, even for concentrations as low as 25 ppm. The elastic modulus is more prominent than the viscous modulusfor a wide frequency range and concentrations above 750 ppm. In the experiments, the reduction of drag provided by diutangum is compared with that of PEO, PAM and XG. In addition, the results are shown in terms of pressure drop and relative drag reduction. It is noted that diutan gumis poorly de-aggregatedand leads toa superior drag reduction compared to other polymers. Diutan gum, like any biopolymer, experiencesbiological degradation, but it can preserve good results up to 10 days afterthepreparation of the solution. The effect of the DG andPEOblendingis also investigated. In addition to the results indicatingpositive synergy fromthe rigid polymer with flexible, the blend attenuated the effects of the degradation suffered by the synthetic. |
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Redução de arrasto por adição de goma diutana em escoamentos turbulentosPolymer solutionDrag reductionDegradationSinergySolução poliméricaRedução de arrastoDegradaçãoSinergiaPolímerosBiopolímerosReologiaBiodegradaçãoDinâmica dos fluidosTurbulênciaEscoamento turbulentoEngenharia Mecânica621The drag reduction phenomenon by addition of small amounts of polymer has been known for more than 70 years. The synthetic polymers Polyethylene Oxide (PEO) and Polyacrylamide (PAM) and the biological polymer Xanthan Gum (XG) are some of the most used drag reducing agents. Research on a recent biopolymer, called Diutan Gum(DG), shows promising results concerningits drag reduction ability. However, its rheological characteristics and advantages compared toother polymers lack further information. With this objective, the diutangum is analyzed in terms of viscosity, storage and loss moduli, and its effects as adragreducing agent. It is verified that the diutangum presents high pseudoplastic behavior, even for concentrations as low as 25 ppm. The elastic modulus is more prominent than the viscous modulusfor a wide frequency range and concentrations above 750 ppm. In the experiments, the reduction of drag provided by diutangum is compared with that of PEO, PAM and XG. In addition, the results are shown in terms of pressure drop and relative drag reduction. It is noted that diutan gumis poorly de-aggregatedand leads toa superior drag reduction compared to other polymers. Diutan gum, like any biopolymer, experiencesbiological degradation, but it can preserve good results up to 10 days afterthepreparation of the solution. The effect of the DG andPEOblendingis also investigated. In addition to the results indicatingpositive synergy fromthe rigid polymer with flexible, the blend attenuated the effects of the degradation suffered by the synthetic.Há mais de 70 anos sabe-se da existência do fenômeno de redução de arrasto por meio da adição de pequenas quantidades de polímero. Os polímeros sintéticos Óxido de Polietileno (PEO) e Poliacrilamida (PAM) e o biológico Goma Xantana (XG) são alguns dos mais utilizados como agentes redutores de arrasto. Pesquisas sobre um recente biopolímero, chamado Goma Diutana (DG), apresentam resultados promissores de sua capacidade de redução de arrasto. Ainda assim, suas características reológicas e suas vantagens em relação aos outros polímeros ainda carecem de mais informações. Com este objetivo, analisa-se a goma diutana em termos de viscosidade, módulo de armazenamento e perda, e seus efeitos como agente redutor de arrasto. Verifica-se que a goma diutana apresenta alto comportamento pseudoplástico, inclusive para concentrações tão baixas quanto 25 ppm. O módulo elástico é mais proeminente que o plástico para uma ampla faixa de frequência e concentrações acima de 750 ppm. Em ensaios na bancada experimental, compara-se a redução de arrasto proporcionada pela goma diutana com o de PEO, PAM e XG. Além disso, ilustram-se os resultados em termos de queda de pressão e redução de arrasto relativa. Verifica-se que a goma diutana sofre pouca desagregação e apresenta redução de arrasto superior aos outros polímeros. A goma diutana, como todo biopolímero, sofre degradação biológica, porém consegue preservar bons resultados até 10 dias após o preparo da solução. Investiga-se também o efeito da mistura de DG com PEO. Apesar dos resultados divergirem da sinergia esperada do polímero rígido com flexível, a mistura atenuou os efeitos da degradação sofrida pelo sintético.Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em Engenharia MecânicaCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaSiqueira, Renato do NascimentoFreitas, Jair Carlos Checon dePereira, Fábio de Assis ResselLoureiro, Bruno VenturiniSantos, Walber Ronconi dos2019-05-08T02:13:36Z2019-05-072019-05-08T02:13:36Z2019-02-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfSANTOS, Walber Ronconi dos. Redução de arrasto por adição de goma diutana em escoamentos turbulentos. 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2019.http://repositorio.ufes.br/handle/10/11101porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-07-17T16:54:53Zoai:repositorio.ufes.br:10/11101Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-07-17T16:54:53Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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The drag reduction phenomenon by addition of small amounts of polymer has been known for more than 70 years. The synthetic polymers Polyethylene Oxide (PEO) and Polyacrylamide (PAM) and the biological polymer Xanthan Gum (XG) are some of the most used drag reducing agents. Research on a recent biopolymer, called Diutan Gum(DG), shows promising results concerningits drag reduction ability. However, its rheological characteristics and advantages compared toother polymers lack further information. With this objective, the diutangum is analyzed in terms of viscosity, storage and loss moduli, and its effects as adragreducing agent. It is verified that the diutangum presents high pseudoplastic behavior, even for concentrations as low as 25 ppm. The elastic modulus is more prominent than the viscous modulusfor a wide frequency range and concentrations above 750 ppm. In the experiments, the reduction of drag provided by diutangum is compared with that of PEO, PAM and XG. In addition, the results are shown in terms of pressure drop and relative drag reduction. It is noted that diutan gumis poorly de-aggregatedand leads toa superior drag reduction compared to other polymers. Diutan gum, like any biopolymer, experiencesbiological degradation, but it can preserve good results up to 10 days afterthepreparation of the solution. The effect of the DG andPEOblendingis also investigated. In addition to the results indicatingpositive synergy fromthe rigid polymer with flexible, the blend attenuated the effects of the degradation suffered by the synthetic. |
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