Sample records for darcy law
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Determinação da permeabilidade ao ar em amostras indeformadas de solo pelo método da pressão decrescente/ Determination of air permeability in undisturbed soil samples by the decreasing pressure method

Silva, Álvaro Pires da; Leão, Tairone Paiva; Tormena, Cássio Antonio; Gonçalves, Antonio Carlos Andrade
2009-12-01

Resumo em português A permeabilidade do solo ao ar (Ka) determina o fluxo convectivo de gases na matriz do solo e a troca de gases na interface do sistema solo-atmosfera, influenciando diretamente a qualidade do ambiente físico para o crescimento de plantas e a taxa de ocorrência de processos dependentes da concentração de gases no solo. A Ka pode ser estimada por um método simplificado baseado em uma modificação da lei de Darcy para fluxo de gases no solo em pressão decrescente. Os (mais) objetivos deste trabalho foram modificar e aprimorar um permeâmetro para quantificar, em laboratório, a permeabilidade de amostras indeformadas de solos ao ar utilizando o método da pressão decrescente. Foram utilizados dois sistemas de aquisição de dados: um sistema eletrônico automatizado composto por um transdutor de pressão conectado a um datalogger (E1), e alternativamente um sistema composto de um manômetro digital para registro do decréscimo de pressão e um cronômetro (E2). No sistema E1, foram avaliadas amostras da camada superficial de um Nitossolo Vermelho eutroférrico argiloso, coletadas na área experimental da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - USP, Piracicaba, SP, e no E2 foram avaliadas amostras de um perfil de Nitossolo Vermelho distroférrico muito argiloso, coletadas em intervalos de profundidade em área experimental da Universidade Estadual de Maringá, PR. Os ensaios para a determinação de Ka foram realizados em amostras indeformadas de solo com variação na densidade do solo e no conteúdo de água. A Ka aumentou com a redução do conteúdo de água do solo em função do maior volume de poros ocupados com ar e com o decréscimo da densidade do solo devido ao aumento da porosidade total das amostras. Os resultados mostraram que o método é versátil, rápido, de fácil aplicação e baixo custo para a determinação da Ka, independente do sistema de aquisição de dados utilizados. Resumo em inglês Soil air permeability (Ka) controls the convective gas flux in the soil matrix and at the soil-atmosphere interface, directly affecting the soil physical quality for plant growth and the rate of processes that depend on the soil gas concentration. Ka can be estimated by a simplified method based on a modification of Darcy's law for gas flow in soil under decreasing pressure. The objective of this research was to modify and improve a permeameter for laboratory quantificati (mais) on of Ka by the falling pressure method. Two data acquisition systems were used for this purpose: an electronic-automatic system composed of a pressure transducer connected to a datalogger (E1) and alternatively, a system composed of a digital manometer for measuring the pressure decrease and a chronometer (E2). In E1, samples of the surface layer of a "Nitossolo Vermelho eutroférrico" (Alfisol) collected on the experimental farm of the Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" - USP, Piracicaba, Sao Paulo, were evaluated, while in E2 samples of a "Nitossolo Vermelho distroférrico" profile from different depths, collected from the experimental farm of the Universidade Estadual de Maringá, Maringá, PR, were evaluated. The Ka tests were performed in undisturbed samples with variability in soil bulk density and water content. Overall Ka increased with decreasing soil water content and bulk density. This can be related to the increase in air-filled porosity volume with the decrease in these two variables. The results show that the apparatus is inexpensive, versatile, fast, and simple for Ka determination, independently of the data acquisition system.

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Modelagem tridimensional de pilhas a combustível de óxido sólido/ Tridimensional modeling of solid oxide fuel cells

Andrade, Samuel Tadeu de Paula; Bortolus, Marcos Vinicius; Brant, Márcia Caldeira; Domingues, Rosana Zacarias; Matencio, Tulio
2008-09-01

Resumo em português A modelagem computacional contribui para o projeto, o dimensionamento e, também, para a avaliação do desempenho de pilhas a combustível de óxido sólido. No entanto, essa modelagem é complexa devido a grande quantidade de fenômenos físicos envolvidos. Além dos fenômenos físicos, as dimensões presentes dificultam a validação dos resultados. Neste trabalho, os canais de um interconector adjacente a um anodo foram modelados visando avaliar o escoamento nesse si (mais) stema. A validação dos procedimentos e das considerações foi feita de maneira indireta. O escoamento no interconector foi avaliado através das equações de Navier-Stokes e, no anodo, foi utilizada a Lei de Darcy. A técnica de volumes finitos foi empregada para a solução das equações. Foram utilizados valores típicos de permeabilidade, enquanto viscosidade e densidade foram determinadas numericamente, considerando a mistura de hidrogênio e água. Foi considerado regime permanente e isotropia em relação a todas as propriedades físicas determinadas a várias temperaturas. Foram analisadas as influências no escoamento da razão entre porosidade do anodo e viscosidade da mistura H2 e H2O; da densidade e; da temperatura. Um estudo de como a densidade da malha afeta os resultados também foi realizado. Foi possível notar que, quando a mistura hidrogênio/água penetra no meio poroso, o escoamento sofre uma redução de velocidade, em relação ao valor médio aplicado na entrada. Já a pressão, nessa situação, não apresenta redução significativa. Resumo em inglês The computational modeling contribute for design, dimensioning and also for performance evaluation of Solid Oxide Fuel Cells. Nevertheless, the modeling is complex due to of large quantity of physics phenomena involved. In addition of physics phenomena, the present dimensions raise difficulties to validate the results. In this work, the interconnect channels adjacent to an anode have modeled aiming evaluate the flowing in this system. The validation of procedures and cons (mais) iderations has done by indirect mode. The flowing at interconnect has been evaluate through the Navier-Stokes equations and at anode it has been used the Darcy's Law. The technique of finite volume has used to solving of equations. It has been used typical values of permeability, while viscosity and density have been numerically determined, considering a mixture of hydrogen and water. It has been considered steady state and isotropy in relation of all physical properties determined at different temperatures. It have been analyzed the influences at the flowing by ratio between the porosity of anode and viscosity of mixture H2O and H2O; density and temperature. A study of how the mesh affects the results also has been done. It has been possible the see that, when the mixtures of hydrogen/water enters at porous media, the flowing suffer a reduction of velocity in relation of medium value applied at entering. The pressure, in this situation, does not show significant reduction.

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