Modificações na estrutura de escoamentos turbulentos em canal devido a adição de polímeros: mecanismo da redução de atrito.

• Autor(a) principal: Vilalta Alonso, Guillermo
• Data de Publicação: 2000
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-17072024-100847/
• topic: Engenharia mecânica; Mechanical engineering; Turbulence; Turbulência

Neste trabalho é apresentado um estudo experimental da influência da adição de polímeros na estrutura dos escoamentos turbulentos em canais. As diferentes teorias existentes para explicar a redução de atrito foram avaliadas e, pelos resultadosobtidos, propõe-se um mecanismo para explicá-lo. Foram utilizados três polímeros, de indústrias brasileiras, um de alto peso molecular (Iqapol) e os outros dois de baixo peso molecular (Iqapac e Polivinilacetato). O estudo foi realizado paravalores de números de Reynolds na faixa de 8x\'10 POT.3\' e \'10 POT.5\' e quatro valores de concentração da solução polimérica (5, 10, 15 e 20 ppm). Para a realização das medições foi utilizado um anemômetro laser unidimensional, através do qualforam levantados os perfis de velocidade axial numa região do escoamento desenvolvido. Os resultados mostraram que a estrutura da turbulência das soluções polimérias muda significativamente na região de parede, \'Y POT.+\'<100, o que foicomprovado tanto na análise de soluções homogêneas quanto heterogêneas. Do ponto de vista reológico, os polímeros induzem modificações locais da viscosidade, embora mantendo características Newtonianas, sendo considerada esta propriedade maisimportante do que as características elásticas das moléculas. A análise da dinâmica dos fluidos mostrou que os processos de produção e dissipação são sensivelmente alterados. Isto se reflete nas escalas de turbulência dos turbilhõesmenos energéticos, e consequentemente na cascata de energia, que não pode se desenvolver totalmente. O coeficiente de perda de carga universal, \'f\' apresenta diminuições sinificativas (até aproximadamente 60% e Cw=20 ppm, para o Iqapol) que dependemda concentração e do tipo de polímero. Utilizou-se o Princípio de Máxima Entropia, (P.M.E) para caracterizar a turbulência através do parâmetro de entropia M, que diminui quando comparado com o solvente. Os resultados demonstraram que ospolímeros de ) baixo peso molecular são capazes de reduzir atrito, embora o efeito quantitativo seja menor do que aquele de alto peso molecular. Conclui-se que os polímeros atuam no sentido de suprimir parcialmente a turbulência.