A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. L.D.V.(Laser Doppler Velocimetry) P.D.A.(Phase.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. L.D.V.(Laser Doppler Velocimetry) P.D.A.(Phase."— Transcrição da apresentação:

1 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. L.D.V.(Laser Doppler Velocimetry) P.D.A.(Phase Doppler Anemometry) Princípios e Aplicações João Cunha Luís Silva 9 de Novembro de 2000

2 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Características da LDV Medição de Velocidades em escoamentos de gases ou líquidos. Possibilidade de medição das 3 componentes da velocidade. Medições não intrusivas. Precisão. Resolução espacial elevada. Necessita de partículas (seeding).

3 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Aplicações Escoamentos laminares ou turbulentos, supersónicos ou não, confinados ou não. Ambientes hostis: Chamas, Plasma. Extensão para PDA permitindo medições de escoamentos a duas fases (Partículas, gotas ou bolhas).

4 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Principio de Funcionamento Volume de medição formado pela intersecção de 2 feixes de laser formando padrão de interferência. Partícula ao atravessar o volume dispersa a luz com intensidade variável. Fotodetector recebe a radiação dispersada com carácter pulsatório.

5 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Escoamento com partículas d Velocidade = distancia/tempo t (medido) Sinal Tempo Laser Célula de Bragg radiação dispersada Volume de medição Detector Processador

6 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Componentes Laser Processamento de sinal TransmissãoDetecção Condicionador de sinal Flow Gás Solid State Beamsplitter Frequency Shift Lentes transparentes Gás Liquido + Partículas Lentes Filtro Espacial Foto multiplicador Photodiode Analisador Espectral Correlacionador Contador Amplificador Filtro PC

7 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Laser, Características Monocromático Coerente Colimado Gás (custos) Díodo (< custos, compacto, < potência) Intensidade segue distribuição Gaussiana Laser Diodocolimador Laser

8 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Aparelhos Ópticos Módulos: Divisor do feixe Lentes monocromáticas Variador de frequência (Célula de Bragg) –Direcção do escoamento. Convergência dos feixes –Redução do volume de medição –Aumento da densidade de potência Laser Cel. Bragg DF F D E D DLDL Lente

9 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Volume de Medição O sistema de transmissão gera o volume de medição Volume tem distribuição Gaussiana de intensidade nos 3 eixos Elipsoide de dimensões conhecidas F DLDL Y Z X Sistema de Transmissão Volume de Medição Distribuição de Intensidade 0 1/e 2 1 z x y X Z Y

10 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Configurações Forward scatter e side scatter Difícil de alinhar Sensível a vibrações Backscatter Fácil de alinhar Compacto Recepção e detecção Transmissão Escoamento Recepção e detecção Escoamento Laser Bragg Cell Detecção Transmissão e recepção

11 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Partículas movendo-se em direcções opostas produzem o mesmo sinal. Qual a direcção? Com variação de frequências as franjas movem-se com velocidade igual à frequência de variação. Célula de Bragg.

12 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Sistema LDV

13 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Medição do escoamento em torno do rotor de helicóptero

14 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Escoamento no interior de uma bomba

15 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Técnicas de medição conjuntas Problema do transporte de escalares pelo campo turbulento (energia, espécies químicas). Medições conjuntas LDV + Mie Scattering, LDV + termopares finos. Aplicação em chamas de difusão e pré-mistura. Medições de velocidade média e flutuações (LDV) correlacionadas com os escalares.

16 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Phase Doppler Anemometry

17 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Características de PDA Extensão do principio LDV. Medição simultânea de velocidade do fluido e das partículas incluindo: diâmetro, concentração, e fluxo. Não intrusivo. Preciso. Resolução espacial elevada.

18 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Condições de aplicação para PDA Acesso à região de medição de pelo menos duas direcções. Partículas esféricas (gotas, bolhas, sólidas) Índice de refracção da partícula e do meio conhecido Diâmetro da partícula entre 0.5 µm e milímetros

19 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Principio de PDA Partícula dispersa luz de dois feixes incidentes Dois detectores recebem o sinal com fases diferentes A diferença de fases é proporcional ao diâmetro da partícula Feixes incidentes Detector 1 Detector 2

20 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Modos de Dispersão A intensidade dos feixes é parcialmente reflectida e refractada. Os três primeiros modos de dispersão contêm a maior parte da radiação.

21 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Relação fase diâmetro Existe uma relação linear se o detector estiver posicionado de modo a que um dos modos de dispersão seja dominante. Detecção de modos de intensidade comparável introduz não linearidades.

22 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Deficiência de um sistema de dois detectores. A diferença de fase é proporcional ao diâmetro da partícula. Fase + 2 Fase. Uma partícula que provoque um salto de 2 na diferença de fase interpretada como uma partícula mais pequena.

23 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Arranjo de 3 detectores Ultrapassa a ambiguidade referida Aumenta a gama de diâmetros detectáveis mantendo alta resolução d max ° 0 d d meas Detector 1 Detector 3 Detector 2

24 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Fontes de Erro Adicionais Oscilações na curva fase diâmetro Mudanças na fase densa –deformação (gotas e bolhas) –mudança no modo principal de radiação Distribuição Gaussiana no volume de medição Efeito de fenda

25 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Efeito de trajectória Dependendo da trajectória reflexão ou refracção podem ser os modos dominantes. O efeito é notório em bolhas e gotas grandes Y Y Z Fenda projectada Volume de medição

26 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Efeito de fenda Semelhante efeito ocorre em partículas próximas da extremidade da fenda projectada. Y Z Fenda projectada Volume de medição

27 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. DualPDA Os erros referidos são eliminados com adição de dois detectores. O quarto detector permite permite a detecção e rejeição de sinais provenientes de partículas não esféricas. (Padrão de franjas não paralelo) X Y Z U1 U2 V1 V2 Plano de dispersão

28 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Distribuição de diâmetros. Fluxo. Concentração. Contador de partículas: num determinado volume produz produz o fluxo local para cada classe de diâmetro para um tempo de amostragem Ts. Conhecendo o tempo de residência das partículas no volume de medição detectado pelo contador e o volume deste durante Ts......calcula-se a concentração de partículas.

29 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Medição de escoamentos com cavitação

30 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Injector de combustível

31 Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. Referências M.V. Heitor, S.H. Starner, A. M. K. P. Taylor and J. H. Whitelaw: Velocity, Size and Turbulent Flux Measurements by Laser Doppler Velocimetry. Sites: –www.dantec.comwww.dantec.com –www.tsi.comwww.tsi.com –www.quantel.frwww.quantel.fr –www.oxfordlasers.com


Carregar ppt "Métodos Instrumentais: Técnicas de medição de velocidade e caracterização de partículas, gotas e bolhas. L.D.V.(Laser Doppler Velocimetry) P.D.A.(Phase."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google