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Título: Simulação numérica tridimensional da evaporação de gotas em meios porosos usando um modelo de escala de poros
Autor(es): Sartim, Rafael
Orientador: Reis Junior, Neyval Costa
Coorientador: Santos, Jane Meri
Palavras-chave: Meios porosos
Evaporação de gotas
Modelo de escala de poro
Data do documento: 30-Ago-2007
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A investigação experimental e a modelagem matemática do impacto e evaporação de gotas em superfícies porosas, é um assunto de grande interesse em inúmeras aplicações industriais tais como, petrolífera, têxtil, alimentícia, e em tecnologia de impressão a jato de tinta. Outro ponto de interesse seria em aplicações ambientais, como o lançamento de líquidos nocivos na atmosfera durante acidentes ambientais onde é necessário identificar e quantificar o impacto ambiental causado. Resultados experimentais apresentados por Reis et al. (2003) fornecem fortes indícios de que as abordagens anteriores subestimaram a importância do transporte capilar de líquido durante o processo de secagem. Assim, torna-se importante desenvolver um modelo que seja capaz de incorporar a completa importância do transporte capilar de líquido durante a evaporação. Além do mais, a escala dos problemas de evaporação de gotas é muito pequeno que tornando a aplicabilidade de modelos que incorporam uma abordagem macroscópica questionável quanto a sua representatividade das características do processo. Isso sugere aplicações de modelos que representam o transporte de massa em nível microscópico, incorporando efeitos com a aleatoriedade da matriz porosa sobre o transporte de vapor e líquido durante a mudança de fase. Este trabalho visa suprir essas deficiências dos modelos atuais através do desenvolvimento de um modelo tridimensional capaz de predizer a evaporação de gotas em meios porosos por meio de um modelo de escala de poros. A avaliação dos resultados é baseada nos dados experimentos de Reis et al. (2003) e Reis et al. (2006). Como resultado, o modelo obteve boa precisão na distribuição de líquido principalmente na evaporação da gota de água, enquanto portou-se de maneira satisfatória na predição da secagem da gota de dietyl malonato. Quanto à taxa de evaporação, seu comportamento apresentou certa discrepância em comparação com os experimentos o que torna questionável algumas considerações das características físicas implementadas no modelo.
The experimental work and the mathematical modeling of the impact and evaporation of droplets in porous surfaces, are a subject of great interest in innumerable industrial applications as, petroliferous, textile, nourishing, and in inkjet printing technology. Another point of interest would be in environmental applications, as the release of hazardous liquids into the atmosphere during environmental accidents where it is necessary to identify and to quantify the caused environment impact. Experimental results presented by Reis et al. (2003) indicate that the previous approach underestimates the importance of the capillary transport of liquid during the drying process. Thus, one becomes important to develop a model that is capable to incorporate the complete importance of the capillary transport of liquid during the evaporation. In addition, the scale of the problems of evaporation of droplets is very small that questions the applicability of the models that incorporate a macroscopic approach due its representatives of the characteristics of the process. This suggests applications of models that represent the transport of mass in microscopically level, incorporating effect with the random of the porous medium on the vapor transport and liquid during the phase distribution. This work aims at to supply these deficiencies of the current models through the development of a three-dimensional model capable to predict the evaporation of droplets in porous media by means of a model of scale of pores. The assessments of the results is based on the experimental data of Reis et al. (2003) and Reis et al. (2006). As result, the model mainly got good precision in the distribution of liquid phase in the evaporation of the water droplet, while it was behaved in satisfactory way in the prediction of the drying of the droplet of dietyl malonate. About the evaporation rate, its behavior presented certain discrepancy in comparison with the experiments which becomes questionable some considerations about the physical characteristics implementation in the model.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/3890
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