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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2014.tde-05102015-100314
Documento
Autor
Nome completo
Adriana Katerine Niño Vargas
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Guardani, Roberto (Presidente)
Araujo, João Felipe Mitre de
Galeazzo, Flavio Cesar Cunha
Krieger Filho, Guenther Carlos
Paiva, José Luis de
Título em português
Estudo da estabilidade de emulsões usando fluido dinâmica computacional.
Palavras-chave em português
Coalescência
Emulsões (Formas farmacêuticas)
Escoamento multifásico
Sistemas multifásicos
Resumo em português
A estimativa das taxas de coalescência em sistemas de fluxo multifásico é um factor chave para prever situações críticas , em que as fases começam a separar . Esta pode ser uma orientação para controlar a estabilidade da emulsão e para impedir a substituição desnecessária em processos em que são usados de óleo / água (O / A) dispersões . Estudos CFD apresentar alternativas atraentes para prever o aumento de tamanho de gota , devido a fenômenos de coalescência nos casos em que as emulsões fluem através de diferentes sistemas de circulação , e estão sujeitas a repentinas expansões e contrações . Neste estudo o comportamento de emulsões sob diferentes condições de fluxo foi investigada por acoplamento em equações de Navier Stokes com modelos de equilíbrio populacional e de gotículas de coalescência. Este estudo analisa os efeitos de coalescência em um sistema de O / A, quando as forças hidrodinâmicas promoverem eventos em que duas gotículas colidem para dar origem a novas gotículas. No estudo, o desempenho dos diferentes modelos de turbulência (K-, k-Q) é comparado a avaliar a sua influência sobre a interacção entre as fases. Diferentes algoritmos para acoplamento pressão-velocidade (PIMPLE, SIMPLEC, PIMPLEC) são avaliados também, uma vez que podem afetar os tempos computacionais e de convergência. O efeito das condições de fluxo e as propriedades de cada fase da distribuição de tamanho das gotículas é estudado para o fluxo de emulsões O / A numa tubagem com súbita alargamento. Os resultados permitem avaliar o efeito de coalescência e modelo de eficiência na média de gotículas de diâmetro Sauter. O desempenho de cada modelo em relação ao tempo computacional e a convergência é também discutida.
Título em inglês
Study of emulsion stability using computational fluid dynamics.
Palavras-chave em inglês
Coalescence
Emulsions
Multiphase systems
Resumo em inglês
The estimation of coalescence rates in multiphase flow systems is a key factor to predict critical situations, in which phases start to separate. This can be a guideline to control emulsion stability and to prevent unnecessary replacement in processes where oil/water (O/W) dispersions are used. CFD studies exhibit attractive alternatives to predict the increase of droplet size due to coalescence phenomena in cases where emulsions flow through different circulation systems, and are subject to sudden expansions and contractions. In this study the behavior of emulsions under different flow conditions was investigated by coupling Navier Stokes equations with population balance and droplet coalescence models. This study analyzes coalescence effects in an O/W system, when hydrodynamic forces promote events in which two droplets collide to give rise to new droplets. In the study, the performance of different turbulence models (k-, k-) is compared by evaluating their influence on the interaction between phases. Different algorithms for pressure-velocity coupling (PIMPLE, SIMPLEC, PIMPLEC) are also evaluated, since they can affect computational times and convergence. The effect of flow conditions and properties of each phase on droplet size distribution is studied for the flow of O/W emulsions in a pipeline with sudden enlargement. The results enable to evaluate the effect of coalescence model and efficiency on the mean Sauter diameter of droplets. The performance of each model with respect to computational time and convergence is also discussed.
 
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Resumo.docx (12.04 Kbytes)
Data de Publicação
2015-11-06
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • Vargas, A.K.N., and GUARDANI, R. Modeling and optimization of multistage electrodialysis systems for water desalination [doi:10.3303/CET1124133]. Chemical Engineering Transactions [online], 2011, vol. 24, p. 793-798.
  • Vargas, A.K.N., Paiva J L, and GUARDANI, R. Study of turbulence models and algorithms for pressure-velocity coupling in simulation of emulsion flow. In COBEQ - Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Búzios RJ, 2012. Anais do 19 COBEQ - Congresso Brasileiro de Engenharia Química., 2012.
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