Análise experimental da capacidade de regeneração da eficiência da redução de arrasto por polímeros

dc.contributor.advisor1Siqueira, Renato Do Nascimento
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9791817633014124
dc.contributor.authorCussuol, Jordan Deambrosio
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5631344895371975
dc.contributor.referee1Azevedo, Luis Fernando Alzuguir
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3321-530X
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2254453960245715
dc.contributor.referee2Soares, Edson José
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-4967-4957
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4485206584533650
dc.contributor.referee3Loureiro, Bruno Venturini
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-9792-8168
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4763904267889432
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:34Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:34Z
dc.date.issued2023-04-03
dc.description.abstractThe phenomenon known as drag reduction (DR) provided by the addition of high molecular weight polymers in turbulent flows has been widely investigated since its discovery for over 70 years. The DR promotes a significant decrease of the friction factor and increase the efficiency of several industrial processes. However, the drag reduction efficiency is not constant. The interaction between the turbulent eddies of the flow with the polymer molecules causes mechanical degradation and/or de-aggregation of the polymer chains. Mechanical degradation is the mechanical scission of the intramolecular links of polymer chains, while de-aggregation is the breaking of the intermolecular links of the aggregates (polymer structures formed by the link of two or more molecular chains). There are many studies on the literature that extensively investigate the mechanical polymer degradation and its important influence variables. However, there are still important aspects that need more studies for a better understanding of this phenomenon, such as the polymer de-aggregation mechanism and the possibility the recovery of aggregates in a polymeric solution (polymer re-aggregation). Possibly, the re-aggregation of polymer chains promotes the drag reduction regeneration. Thus, the objective of this work is to investigate the polymer de-aggregation and the possibility of drag reduction regeneration. For this, the drag reduction tests will be carry out in a rotating cylindrical Taylor-Couette rheometer device. The polymer de-aggregation and drag reduction regeneration are evaluated for three different polymers: Poly(ethylene oxide) (PEO), Polyacrylamide (PAM) and Xanthan Gum (XG). The first two are known as flexible molecules while the last one is considered rigid. The results show that the polymer de-aggregation plays an important role in the loss of polymer drag reduction efficiency. When the additives are flexible polymers (PEO and PAM), the mechanical degradation and de-aggregation have the same relevance to the loss of drag reduction efficiency. In the case of XG (rigid polymer), the loss of drag reduction efficiency is exclusively related to de-aggregation. Furthermore, the results also indicate that polymer de-aggregation is not permanent. After de-aggregation, the polymer molecules re-aggregate over time, regenerating the drag reduction efficiency.
dc.description.resumoO fenômeno conhecido como redução de arrasto (DR, drag reduction), proporcionado pela adição de polímeros de alto peso molecular em escoamentos turbulentos, vem sendo amplamente investigado desde a sua descoberta há mais de 70 anos, por promover um aumento da eficiência de diversos processos industriais. Entretanto, a eficiência da redução de arrasto não é constante. A interação dos vórtices turbulentos do escoamento com as moléculas dos polímeros acarretam na degradação mecânica e/ou na desagregação das cadeias poliméricas. A degradação mecânica é a cisão mecânica das ligações intramoleculares das cadeias poliméricas, enquanto a desagregação é o rompimento das ligações intermoleculares dos agregados (estruturas poliméricas constituídas pela ligação de duas ou mais cadeias moleculares). Existem na literatura diversos trabalhos que investigam extensivamente a cisão mecânica do polímero e suas principais variáveis de influência. Porém, ainda há aspectos importantes que carecem de mais estudos para uma melhor compreensão, como o mecanismo de desagregação do polímero e a possibilidade de recuperação de agregados em uma solução polimérica (reagregação). Possivelmente, a reagregação das cadeias poliméricas promove uma recuperação da eficiência do polímero em reduzir o arrasto. Desse modo, o objetivo deste trabalho é investigar experimentalmente a desagregação e a possibilidade de regeneração da eficiência de redução do arrasto. Para isso, uma geometria rotativa formada por cilindros concêntricos do tipo Taylor-Couette é utilizada em um reômetro comercial para a realização dos testes de redução de arrasto. A desagregação e a regeneração de DR são avaliadas para três diferentes polímeros: Óxido de Polietileno (PEO), Poliacrilamida (PAM) e Goma Xantana (XG). Os dois primeiros são classificados como polímeros flexíveis, enquanto o último é um polímero rígido. Os resultados mostram que a desagregação do polímero desempenha uma importante função na perda de eficiência do polímero em reduzir o arrasto. Quando os aditivos são polímeros flexíveis (PEO e PAM), a degradação mecânica e a desagregação possuem a mesma relevância na perda de eficiência de DR. Já no caso da XG (polímero rígido), a perda de eficiência de DR está relacionada exclusivamente à desagregação. Além disso, os resultados também evidenciam que a desagregação não é permanente. Após a desagregação, as moléculas do polímero reagregam-se ao longo do tempo, regenerando a eficiência da redução de arrasto.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16811
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectRedução de Arrasto
dc.subjectPolímeros
dc.subjectDegradação mecânica
dc.subjectDesagregação
dc.subjectRegeneração da redução de arrasto
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleAnálise experimental da capacidade de regeneração da eficiência da redução de arrasto por polímeros
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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