Análise do campo de temperatura para caracterização experimental da concentração da mistura água-álcool
Ano de defesa: | 2020 |
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Orientador(a): | |
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Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Engenharia Mecânica Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica UFPB |
Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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Não Informado pela instituição
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País: |
Não Informado pela instituição
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Palavras-chave em Português: | |
Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18492 |
Resumo: | The characterization of mixtures containing water and an amphiphilic solute has been widely studied in recent years. The applications in this study play an important role in many engineering applications. This work proposes the determination of the wateralcohol concentration using a periodic temperature field. For this, an experimental device was built with the operating principle in the Angstrom method, which makes use of a periodic heat flow from a controlled source, thus generating a periodic temperature field in the test sample. Thermocouples were installed in the sample and at a reference point to capture the temperature signal generated by the periodic heat flow. The amplitude and phase of these signals will be obtained through a data acquisition system. The thermocouple positioned on the tube wall was adopted as a reference in relation to the thermal signal acquired by the sample thermocouple. Computer simulations were performed based on the theoretical mathematical model, considering the one-dimensional heat conduction to obtain the periodic temperature response measured at the center of the cylindrical tube. The Generalized Integral Transform Technique (GITT) was used to solve the problem of heat diffusion and determine the temperature field, generating theoretical results. The samples used in this work were prepared with volumetric fractions of 0.3, 4.2, 8.2, 12.1, 16.2 and 19.7 %m/m ethyl alcohol mixed with distilled water. The theoretical model developed was used as a reference for the construction of the experimental device. |
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Análise do campo de temperatura para caracterização experimental da concentração da mistura água-álcoolCampo de temperatura periódicoMétodo de AngstromConcentração da mistura água-álcoolGITTPeriodic temperature fieldAngstrom methodConcentration of wateralcohol mixtureCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThe characterization of mixtures containing water and an amphiphilic solute has been widely studied in recent years. The applications in this study play an important role in many engineering applications. This work proposes the determination of the wateralcohol concentration using a periodic temperature field. For this, an experimental device was built with the operating principle in the Angstrom method, which makes use of a periodic heat flow from a controlled source, thus generating a periodic temperature field in the test sample. Thermocouples were installed in the sample and at a reference point to capture the temperature signal generated by the periodic heat flow. The amplitude and phase of these signals will be obtained through a data acquisition system. The thermocouple positioned on the tube wall was adopted as a reference in relation to the thermal signal acquired by the sample thermocouple. Computer simulations were performed based on the theoretical mathematical model, considering the one-dimensional heat conduction to obtain the periodic temperature response measured at the center of the cylindrical tube. The Generalized Integral Transform Technique (GITT) was used to solve the problem of heat diffusion and determine the temperature field, generating theoretical results. The samples used in this work were prepared with volumetric fractions of 0.3, 4.2, 8.2, 12.1, 16.2 and 19.7 %m/m ethyl alcohol mixed with distilled water. The theoretical model developed was used as a reference for the construction of the experimental device.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqA caracterização de misturas contendo água e um soluto anfifílico tem sido amplamente estudada nos últimos anos. As aplicações deste estudo desempenham um papel importante em muitas aplicações de engenharia. Este trabalho tem como proposta a determinação da concentração água-álcool utilizando um campo de temperatura periódico. Para isto, foi construído um dispositivo experimental com princípio de funcionamento no método de Angstrom, o qual faz uso de um fluxo de calor periódico de uma fonte controlada, gerando assim, um campo de temperatura periódico na amostra de teste. Termopares foram instalados na amostra e num ponto de referência para captar o sinal de temperatura gerado pelo fluxo de calor periódico. A amplitude e a fase destes sinais serão obtidas por meio de um sistema de aquisição de dados. O termopar posicionado na parede do tubo foi adotado como referência em relação ao sinal térmico adquirido pelo termopar da amostra. Foram realizadas simulações computacionais com base no modelo matemático teórico, considerando a condução de calor unidimensional para obter a resposta periódica da temperatura medida no centro do tubo cilíndrico. A Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT) foi utilizada para resolver o problema de difusão de calor e determinar o campo de temperatura, gerando resultados de teóricos. As amostras utilizadas neste trabalho foram preparadas com frações volumétricas de 0,3, 4,2, 8,2, 12,1, 16,2 e 19,7 %m/m de álcool etílico misturadas com água destilada. O modelo teórico desenvolvido foi utilizado como referência para construção do dispositivo experimental.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBBelo, Francisco Antôniohttp://lattes.cnpq.br/9462923096505763Gonçalves, Pedro Granville2020-11-22T12:53:49Z2020-07-242020-11-22T12:53:49Z2020-06-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18492porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-09-09T19:08:05Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/18492Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-09-09T19:08:05Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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The characterization of mixtures containing water and an amphiphilic solute has been widely studied in recent years. The applications in this study play an important role in many engineering applications. This work proposes the determination of the wateralcohol concentration using a periodic temperature field. For this, an experimental device was built with the operating principle in the Angstrom method, which makes use of a periodic heat flow from a controlled source, thus generating a periodic temperature field in the test sample. Thermocouples were installed in the sample and at a reference point to capture the temperature signal generated by the periodic heat flow. The amplitude and phase of these signals will be obtained through a data acquisition system. The thermocouple positioned on the tube wall was adopted as a reference in relation to the thermal signal acquired by the sample thermocouple. Computer simulations were performed based on the theoretical mathematical model, considering the one-dimensional heat conduction to obtain the periodic temperature response measured at the center of the cylindrical tube. The Generalized Integral Transform Technique (GITT) was used to solve the problem of heat diffusion and determine the temperature field, generating theoretical results. The samples used in this work were prepared with volumetric fractions of 0.3, 4.2, 8.2, 12.1, 16.2 and 19.7 %m/m ethyl alcohol mixed with distilled water. The theoretical model developed was used as a reference for the construction of the experimental device. |
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