Effect of transient gas-phase on ferrofluid droplet vaporization: under large magnetic power regime

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Maycol Marcondes Vargas
Orientador(a): Fernando Fachini Filho
Banca de defesa: Marcio Teixeira de Mendonça, Wladimyr Mattos da Costa Dourado, Elaine Maria Cardoso, Cesar Flaubiano da Cruz Cristaldo
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Combustão e Propulsão
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/01.23.11.02
Resumo: In this work the influence of transient processes of the gas phase on the vaporization of isolated ferrofluid droplet with spherical symmetry under the influence of an external alternating magnetic field is investigated. Dispersed magnetic nanoparticles inside the droplet act as a heat source. The nanoparticle dipole reacts to the alternating magnetic field rotating the nanoparticle. The friction between the rotating nanoparticle and the surrounding liquid produces heat (viscous dissipation). Brownian motion of the liquid molecules is responsible for the nanoparticle dipoles misalignment when the magnetic field amplitude is null. Therefore, in each cycle of the magnetic field the nanoparticle rotates, generating heating in the core of the liquid. Applying this process on droplets is possible to reduce the droplet heating time. The conditions addressed in this problem leads to the magnetic power to be much larger than the thermal power, provided by the heat flux from the gas phase. The characteristic of this problem is a thermal boundary layer established close to the droplet surface in the liquid side. The magneto relaxation source is found to be dependent on initial conditions. In addition, because of the dependency of the magneto relaxation heating on temperature, a local maximum of temperature is found inside the thermal boundary layer. In the current model it is also observed the increasing of the droplet vaporization with pressure.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisEffect of transient gas-phase on ferrofluid droplet vaporization: under large magnetic power regimeEfeito da etapa transiente da fase gasosa na vaporização de uma gota de ferrofluido: grande potência magnética2014-02-26Fernando Fachini FilhoMarcio Teixeira de MendonçaWladimyr Mattos da Costa DouradoElaine Maria CardosoCesar Flaubiano da Cruz CristaldoMaycol Marcondes VargasInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)Programa de Pós-Graduação do INPE em Combustão e PropulsãoINPEBRdroplet vaporizationmagnetic heatingferrofluidtransient regimevaporização de gotaaquecimento magnéticoferrofluidoregime transienteIn this work the influence of transient processes of the gas phase on the vaporization of isolated ferrofluid droplet with spherical symmetry under the influence of an external alternating magnetic field is investigated. Dispersed magnetic nanoparticles inside the droplet act as a heat source. The nanoparticle dipole reacts to the alternating magnetic field rotating the nanoparticle. The friction between the rotating nanoparticle and the surrounding liquid produces heat (viscous dissipation). Brownian motion of the liquid molecules is responsible for the nanoparticle dipoles misalignment when the magnetic field amplitude is null. Therefore, in each cycle of the magnetic field the nanoparticle rotates, generating heating in the core of the liquid. Applying this process on droplets is possible to reduce the droplet heating time. The conditions addressed in this problem leads to the magnetic power to be much larger than the thermal power, provided by the heat flux from the gas phase. The characteristic of this problem is a thermal boundary layer established close to the droplet surface in the liquid side. The magneto relaxation source is found to be dependent on initial conditions. In addition, because of the dependency of the magneto relaxation heating on temperature, a local maximum of temperature is found inside the thermal boundary layer. In the current model it is also observed the increasing of the droplet vaporization with pressure.Neste trabalho é estudado a influência dos processos transientes da fase gasosa na vaporização de uma gota isolada de ferrofluido com simetria esférica e sob influência de um campo magnético externo alternado. Nanopartículas magnéticas homogeneamente dispersas no fluido agem como uma fonte de calor. Os dipolos das nanopartículas respondem ao campo magnético alternado fazendo a nanopartícula rotacionar. O atrito entre a nanopartícula e o líquido nos arredores da partícula produz calor (dissipação viscosa). O movimento Browniano das moléculas do líquido é responsável pelo desalinhamento dos dipolos na ausência do campo magnético. Desse modo em cada ciclo do campo magnético as nanopartículas rotacionam, gerando calor dentro da gota. Aplicando esse processo em gotas é possivel reduzir o tempo de aquecimento. As condições assumidas neste problema resultam em uma potência magnética muito maior do que a potência térmica, dada pelo fluxo de calor da fase gasosa. A característica desse problema consiste em uma camada limite térmica estabelecida bem próximo à superfície no lado líquido da gota. O fonte magnética é dependente das condições iniciais do problema. Além disso, devido à dependência da fonte magnética com a temperatura, uma temperatura máxima local dentro da camada limite térmica é encontrada. O modelo atual observa o aumento da taxa de vaporização da gota com a pressão.http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/01.23.11.02info:eu-repo/semantics/openAccessengreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-07-31T06:54:30Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/01.23.11.02.21-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-07-31 06:54:30.589Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false
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Neste trabalho é estudado a influência dos processos transientes da fase gasosa na vaporização de uma gota isolada de ferrofluido com simetria esférica e sob influência de um campo magnético externo alternado. Nanopartículas magnéticas homogeneamente dispersas no fluido agem como uma fonte de calor. Os dipolos das nanopartículas respondem ao campo magnético alternado fazendo a nanopartícula rotacionar. O atrito entre a nanopartícula e o líquido nos arredores da partícula produz calor (dissipação viscosa). O movimento Browniano das moléculas do líquido é responsável pelo desalinhamento dos dipolos na ausência do campo magnético. Desse modo em cada ciclo do campo magnético as nanopartículas rotacionam, gerando calor dentro da gota. Aplicando esse processo em gotas é possivel reduzir o tempo de aquecimento. As condições assumidas neste problema resultam em uma potência magnética muito maior do que a potência térmica, dada pelo fluxo de calor da fase gasosa. A característica desse problema consiste em uma camada limite térmica estabelecida bem próximo à superfície no lado líquido da gota. O fonte magnética é dependente das condições iniciais do problema. Além disso, devido à dependência da fonte magnética com a temperatura, uma temperatura máxima local dentro da camada limite térmica é encontrada. O modelo atual observa o aumento da taxa de vaporização da gota com a pressão.
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