Aquecimento magnético de uma gota de ferrofluido combustível: modelagem de micro-explosão e acúmulo de nanopartículas na superfície

• Autor(a) principal: Zorzo, Régis
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5172
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia; Aquecimento; Vaporização; Ferrofluido; Engineering; Heating; Vaporization; Ferrofluid

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.