Resumo: Tanques de agitação e mistura estão presentes nos mais diversos processos industriais e frequentemente operam em regime turbulento. A dinâmica do escoamento e a distribuição de energia cinética turbulenta nestes equipamentos ainda não é totalmente conhecida, mas muitos esforços já foram feitos a partir da aplicação da Velocimetria por Imagem de Partícula (PIV). Esta técnica, porém, ainda apresenta aspectos a serem consolidados para que as medidas apresentem um nível de acurácia e precisão adequado à operação. Este trabalho visa desenvolver e aplicar uma nova abordagem PIV para a estimativa da distribuição de energia cinética turbulenta em tanques agitados. Nesta nova abordagem, denominada Tilted PIV, as medições foram feitas por uma câmera posicionada a 45º da folha de luz para registrar o deslocamento combinado das partículas traçadoras nas direções dentro e fora do plano. O desempenho da nova abordagem foi avaliado utilizando diferentes modelos de impelidores (turbinas Rushton e de pás inclinadas) e foi comparado com outras abordagens PIV (Stereo-PIV e Classic PIV). Os resultados mostraram que Tilted PIV é uma abordagem adequada para estimar a energia cinética turbulenta em tanques agitados, pois apresentou campos muito similares aos obtidos pelas técnicas Stereo-PIV e Classic PIV levando em consideração da aproximação pseudoisotrópica, com diferenças menores que 15%. A nova abordagem Tilted PIV facilita a aplicação da tecnologia PIV na estimativa da energia cinética turbulenta em operações nas quais o acesso óptico é restrito ou um maior controle de ruído é necessário Ver menos

Abstract: Agitation and mixing tanks are present in a wide variety of industrial processes and often operate in a turbulent regime. The fluid dynamics and the distribution of turbulent kinetic energy in these operations are not yet fully known, but many efforts have already been made by employing Particle Image Velocimetry (PIV). This technique, however, still presents aspects to be consolidated to ensure that the measurements achieve the necessary accuracy and precision for these operations. This work aims to develop and apply a novel PIV approach for estimating turbulent kinetic energy distribution in stirred tanks. In this novel approach, named Tilted PIV, measurements were taken by a camera positioned at 45º from the light sheet to record the combined displacement of tracer particles in the in-plane and out-of-plane directions. The performance of the novel approach was evaluated using different impeller models (Rushton and pitched blade turbines) and was compared with other PIV approaches (Stereo-PIV and Classic PIV). The results showed that Tilted PIV is a suitable approach for estimating turbulent kinetic energy in stirred tanks because it yielded results very similar to those obtained by the Stereo-PIV and Classic PIV taking into account the pseudo-isotropic approximation, with differences less than 15%. Tilted PIV approach facilitates the application of PIV technology to estimate turbulent kinetic energy in operations where optical access is restricted, or greater noise control is required Ver menos