Tese: Convecção Forçada em Escoamentos Laminares de Líquidos Viscoplásticos em Tubos e Espaços Anulares
Aluno(a) : Maria Helena FariasOrientador(a): Paulo R. de Souza Mendes e Carlos Valois Braga
Área de Concentração: Termociências
Data: 13/09/2004
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=5857@1
Resumo: Escoamentos de fluidos nío Newtonianos sío comumente encontrados em processos industriais. Deste modo, é importante conhecer bem o efeito dos processos sobre a reologia desta classe de fluidos, assim como o inverso, ou seja, conhecer o efeito da interferência da reologia de tais fluidos sobre os processos. Fluidos nío Newtonianos exibem complexidade no seu comportamento mecânico nío encontrada nos fluidos Newtonianos, como, por exemplo, dependência da viscosidade com a taxa de cisalhamento e a existência de uma tensío-limite de escoamento nío nula. Verifica-se, atualmente, a existência de uma ampla lacuna na literatura no que diz respeito à compreensío da interação de fluidos nío Newtonianos em diferentes geometrias de escoamento, em particular sob o ponto de vista térmico. Algumas geometrias, por serem mais comuns nas linhas industriais têm recebido maior atenção nas investigações sobre o referido aspecto, como, por exemplo, os casos do tubo circular e do espaço anular. Encontra-se uma maior quantidade de trabalhos publicados de estudos analíticos ou de simulação numérica, enquanto que sío raros os artigos baseados em investigações experimentais. No presente trabalho, o qual teve como motivação a avaliação do comportamento térmico de um poço de petróleo durante sua perfuração, estudou-se experimentalmente o efeito da reologia do fluido no processo de transferência de calor em espação anulares e, também, em tubos. O objetivo foi determinar o coeficiente interno de transferência de calor (Número de Nusselt) para o caso de parede interna com fluxo de calor uniforme e parede externa adiabática para o anular e fluxo de calor uniforme para o tubo. Utilizou-se um fluido do tipo viscoplástico, que reproduz bem o comportamento da lama de perfuração, em diferentes concentrações, no intuito de se observar a influência da reologia do fluido no escoamento nío isotérmico. Diferentes razões de raios do espaço anular foram estudadas. Os resultados experimentais mostram que, em escoamentos laminares e completamente desenvolvidos, a reologia do fluido nío afeta a transferência de calor, sendo esta, fundamentalmente, dependente da geometria. Estes resultados estío de acordo com previsões teóricas recentemente publicadas, e a principal contribuição do presente trabalho é confirmar este resultado surpreendente, que torna mais simples os projetos envolvendo o escoamento de materiais viscoplásticos em espação anulares sob as condições de contorno investigadas.