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Turbulência induzida por jatos bifásicos do tipo gás-líquido em tanques de aeração/ Turbulence induced by two-phase gas-liquid jets in aeration tanks

Lima Neto, Iran Eduardo
2010-03-01

Resumo em português Jatos bifásicos do tipo gás-líquido são bastante usados nas engenharias sanitária e ambiental para fins de aeração artificial e mistura turbulenta. O presente trabalho investiga a turbulência gerada por meio desses jatos em um tanque de água, utilizando velocimetria por imagem de partículas. As condições experimentais incluíram jatos bifásicos com frações volumétricas de ar de até 70% e números de Reynolds variando entre 10.600 e 17.700. Os resultados d (mais) os ensaios indicaram que a fração volumétrica de ar afeta consideravelmente as propriedades turbulentas da fase líquida, enquanto o número de Reynolds apresenta efeito secundário. Correlações adimensionais foram então obtidas para expressar a energia cinética turbulenta e a taxa de dissipação de energia em função desses dois parâmetros. Finalmente, são apresentadas possíveis aplicações dos resultados deste trabalho. Resumo em inglês Two-phase gas-liquid jets are widely used in the sanitary and environmental engineering field for artificial aeration and turbulent mixing. The present work investigates the turbulence generated by these jets in a water tank, using particle image velocimetry. The experimental conditions included two-phase jets with gas volume fractions of up to 70% and Reynolds numbers ranging from 10,600 to 17,700. The results indicated that the gas volume fraction affects significantly (mais) the turbulent properties of the liquid phase, while the Reynolds number presents a secondary effect. Dimensionless correlations were then obtained to express the turbulent kinetic energy and dissipation rate as a function of these two parameters. Finally, possible applications of the results obtained in this work are presented.

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Transferência de calor transiente na agitação linear intermitente de latas/ Transient heat transfer by intermittent shake of cans

Gumerato, Homero Ferracini; Schimdt, Flávio Luís; Goldoni, José Santo
2007-09-01

Resumo em português Foi estudada a transferência de calor transiente na agitação linear e intermitente (ALI) de embalagens metálicas contendo simulantes de alimentos, objetivando-se sua aplicação em processos de pasteurização ou esterilização e conseqüentes tratamentos térmicos mais eficientes, homogêneos e com produto de melhor qualidade. Foram utilizados quatro meios fluidos simulantes de alimentos de diferentes viscosidades e massas específicas: três óleos e água. Foram c (mais) ombinados efeitos de cinco tratamentos, sendo: meio simulante (4 níveis), espaço livre (3 níveis), freqüência de agitação (4 níveis), amplitude de agitação (2 níveis) e posição das latas (4 níveis). Os ensaios de aquecimento e resfriamento foram feitos em tanque com água à temperatura de 98 °C e 17-20 °C, respectivamente. Com os dados de penetração de calor em cada experimento, foram calculados os parâmetros de penetração de calor fh, jh, fc e jc. Os resultados foram modelados utilizando-se grupos de números adimensionais e expressos em termos de Nusselt, Prandtl, Reynolds e funções trigonométricas (com medidas de amplitude e freqüência de agitação, espaço livre e dimensões da embalagem). Foram estabelecidas as duas Equações gerais para as fases de aquecimento e resfriamento: Nu = ReA –0,199.Pr –0,288.sen(xa/AM)0,406.cos(xf/FA)–1,039.cos((xf/FA).(EL/H).p)–4,556 Aquecimento Nu = 0,1295.ReA–0,047.Pr –0,193.sen(xa/AM)0,114.cos(xf/FA)–0,641.cos((xf/FA).(EL/H).p)–2,476 Resfriamento O processo de ALI pode ser aplicado em pasteurizadores ou autoclaves estáticas horizontais e verticais, com modificações simples. Concluiu-se que a ALI aumenta significativamente a taxa de transferência de calor, tanto no aquecimento como no resfriamento. Resumo em inglês The transient heat transfer during the intermittent and linear shaking of tin plate cans containing simulating food was studied in order to apply this technology in the pasteurization and sterilization processes, achieving energy economy and higher food quality. Transient heat transfer was carried out in four different simulating media: water, Neutral oil 150 and 500 and Bright stock oil. Five treatment combinations were prepared: simulating media (4 levels), head space ( (mais) 3 levels), agitation frequency (4 levels), length of agitation (2 levels) and can positions (4 levels). Heating and cooling tests were carried out respectively in a boiling water tank at 98 °C and in a cool water tank at 17-20 °C. Heat transfer parameters (fh, jh, fc and jc) for each test were calculated and the results expressed using dimensionless numbers relations as Nusselt, Prandtl and Reynolds and trigonometric functions. Two equations were defined: Nu = ReA –0,199.Pr –0,288.sen(xa/AM)0,406.cos(xf/FA)–1,039.cos((xf/FA).(EL/H).p)–4,556 Heating Nu = 0,1295.ReA–0,047.Pr –0,193.sen(xa/AM)0,114.cos(xf/FA)–0,641.cos((xf/FA).(EL/H).p)–2,476 Cooling The intermittent linear shaking increases significantly the heat transfer rates in the heating and in the cooling process phases. This system could be adapted to static pasteurizer or sterilizer with simple internal structure modifications.

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