Estudo Teórico e Experimental da Quebra de Gotas
João Felipe Mitre
Orientador: Paulo Laranjeira da Cunha Lage
13 de setembro de 2008
Resumo
O escoamento multifásico líquido-líquido disperso está fortemente presente na
indústria química, como por exemplo, nos escoamentos de água-óleo da indústria
do petróleo. A simulação fluidodinâmica desse problema requer, na maioria dos
casos, a modelagem adequada dos fenômenos de quebra e coalescência de
partícula. Estudos prévios mostraram que diversos modelos de quebra e
coalescência de partículas fluídas requeridos para a modelagem do escoamento
multifásico, ou estão incompletos ou possuem uma faixa de aplicação muito
restrita. Também demonstrou-se a necessidade real de utilizar um ambiente
experimental controlado para o desenvolvimento de um modelo de quebra.
No que se refere ao fenômeno de quebra de partícula, os modelos são
extremamente divergentes. Apenas um modelo apresentou consistência teórica.
Além disso, estudos experimentais apresentados na literatura mostraram que a
quebra de uma partícula cuja densidade é próxima do valor da densidade do meio
contínuo raramente é uma quebra binária. Entretanto, não existe nenhum modelo
que determine o número de partículas filhas (partículas formadas na quebra) e
apenas um modelo de quebra permite alterar a hipótese de quebra binária.
O estudo consiste em avaliar a quebra de gotas obtendo dados experimentais em
ambiente controlado que correlacionem o tamanho da partícula-mãe (partícula que
irá quebrar) e a turbulência do meio contínuo com o número e tamanho das
partículas filhas em uma célula de quebra.
O projeto da célula de quebra foi executado utilizando Fluidodinâmica
Computacional (CFD). O campo de velocidade será obtido experimentalmente
utilizando anemometria laser-Doppler (ALD) e dele será calculado o campo de
energia de dissipação turbulenta. O tamanho da partícula-mãe e o número e
tamanho das partículas filhas serão obtidas através da análise de imagens.
Atualmente, o projeto da célula de quebra foi concluído e os testes experimentais
preliminares estão em andamento.