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Tipo: Dissertação
Título: Um estudo sobre a filtragem utilizando meios porosos com propriedades elétricas
Autor(es): Cavalcante, Igor Pereira
Orientador: Araújo, Ascânio Dias
Coorientador: Souza, Michael Ferreira de
Palavras-chave em português: Filtragem;Materiais porosos;Interação partícula-fluido
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Data do documento: 2023
Citação: CAVALCANTE, I. P. Um estudo sobre a filtragem utilizando meios porosos com propriedades elétricas. 2023. 58 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: A filtragem é uma técnica que retém partículas suspensas em um fluido através de um meio filtrante. Trata-se de um processo presente tanto na natureza quanto em dispositivos humanos, baseada na separação de partículas por tamanho ou em sua remoção por agregação ou retenção. Pesquisa na área de filtragem é ativa e importante em diversos campos, como engenharia química, geofísica do petróleo, biofísica e medicina. Filtros físicos podem ser simulados usando meios porosos com estruturas estocásticas. A investigação do comportamento das partículas no filtro, em relação ao meio, é essencial para a compreensão do seu funcionamento e a proposição de melhorias na eficiência. Neste estudo, analisamos o transporte de partículas em diferentes meios porosos desordenados utilizando fluidos newtonianos para o escoamento e transporte das partículas. Analisamos o comportamento das partículas transportadas pelo fluido considerando diferentes tipos de interação partícula/fluido e estrutura/partícula. Quando as partículas suspensas não interagem eletricamente com o meio poroso, observamos um decréscimo exponencial na densidade das partículas ao longo do filtro, que varia com o número de Stokes (St). Quando o filtro está eletricamente carregado, observamos que o comportamento das partículas é governado pela competição entre o potencial de interação (Potencial de Yukawa) e o campo de velocidade do fluido no qual a partícula está inserida, o que altera a densidade do material retido no filtro. Essa análise considera os parâmetros que controlam a dinâmica do sistema, como a intensidade do potencial de interação entre as partículas e meio poroso, alcance dessa interação elétrica, velocidade do escoamento e número de Stokes.
Abstract: Filtering is a technique that retains suspended particles in a fluid through a filtering medium. It is a process found in nature and human devices, based on particle separation by size or removal through aggregation or retention. Research in the field of filtering is active and important in various fields such as chemical engineering, petroleum geophysics, biophysics, and medicine. Physical filters can be simulated using porous media with stochastic structures. Investigating the behavior of particles in the filter in relation to the medium is essential to understand its functioning and propose improvements in efficiency. In this study, we analyzed the transport of particles in different disordered porous media using Newtonian fluids for particle flow and transport. We examined the behavior of particles transported by the fluid, considering different types of particle/fluid and structure/particle interactions. When the suspended particles do not interact electrically with the porous medium, we observed an exponential decrease in particle density along the filter, varying with the Stokes number (St). When the filter is electrically charged, we observed that the behavior of particles is governed by the competition between the interaction potential (Yukawa potential) and the fluid velocity field in which the particle is embedded, which alters the density of the retained material in the filter. This analysis considers parameters that control the system's dynamics, such as the intensity of the interaction potential between particles and the porous medium, the range of this electrical interaction, flow velocity, and Stokes number.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/74384
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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