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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41136| Título: | Influence of the release of elongated bubbles with different volumes in stagnant liquid |
| Título(s) alternativo(s): | Influência da liberação de bolhas alongadas com diferentes volumes em líquido estagnado |
| Autor(es): | Ribeiro, Beatriz Mohr Rosa |
| Orientador(es): | Lima, Luiz Eduardo Melo |
| Palavras-chave: | Bolhas (Física) Escoamento bifásico Pesquisa experimental Bubbles Two-phase flow Experiential research |
| Data do documento: | 18-Mai-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | RIBEIRO, Beatriz Mohr Rosa. Influence of the release of elongated bubbles with different volumes in stagnant liquid. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2026. |
| Resumo: | Os escoamentos gás-líquido ocorrem em diversas aplicações industriais e podem ser classificados em três padrões principais: disperso, separado e intermitente. O padrão intermitente é caracterizado por uma estrutura que consiste em um pistão de líquido aerado seguido por uma bolha de gás alongada (ou bolha de Taylor) paralela a um filme líquido, repetindo-se ao longo do tubo. Como a interação entre as bolhas de Taylor impacta significativamente este padrão e sua transição, é essencial compreender esta relação e suas implicações. Este trabalho visa observar experimentalmente a coalescência de duas bolhas de Taylor (ar) escoando em líquido estagnado (água). Para a realização dos testes, foi utilizado um aparato experimental composto por uma estrutura de sustentação vertical de perfis de alumínio, uma tubulação de acrílico transparente com 6000 mm de comprimento e 26 mm de diâmetro interno (𝐷), um dispositivo de liberação de bolhas e um dispositivo de preenchimento de líquido. Foram realizados testes com combinações de pares de bolhas de três tamanhos distintos (de aproximadamente 3,1𝐷, 5,3𝐷 e 9,3𝐷) e diferentes espaçamentos iniciais (variando de 7,3𝐷 até 17,1𝐷). Essas bolhas foram analisadas por meio de gravação em vídeo da seção de teste e posterior processamento dos dados de distância de coalescência das bolhas. Os testes realizados demonstraram que menores espaçamentos iniciais resultaram em menores distâncias de coalescência. Além disso, verificou-se que o aumento de tamanho da bolha secundária favoreceu a interação entre as bolhas. Por outro lado, não ocorreu coalescência ao longo da tubulação no teste envolvendo o maior espaçamento inicial, indicando a necessidade de um maior comprimento de tubulação para coalescência de bolhas em casos de espaçamento inicial maior ou igual a 17,1𝐷. A análise detalhada dos resultados, comparando os tamanhos e espaçamentos das bolhas com a distância de coalescência, forneceu conclusões valiosas sobre o fenômeno, consistentes com a literatura. |
| Abstract: | Gas-liquid flows occur in various industrial applications and can be classified into three main patterns: dispersed, separated, and intermittent. The intermittent pattern is characterized by a structure consisting of an aerated liquid piston followed by an elongated gas bubble (or Taylor bubble) parallel to a liquid film, repeating along the pipe. Since the interaction between Taylor bubbles significantly impacts this pattern and its transition, understanding this relationship and its implications is essential. This work aims to experimentally observe the coalescence of two Taylor bubbles (air) flowing in stagnant liquid (water). An experimental apparatus was used to conduct the tests, consisting of a vertical support structure of aluminum profiles, a transparent acrylic pipe 6000 mm long and 26 mm in internal diameter (𝐷), a bubble release device, and a liquid filling device. Tests were conducted with combinations of bubble pairs of three different sizes (approximately 3.1𝐷, 5.3𝐷, and 9.3𝐷) and different initial spacings (ranging from 7.3𝐷 to 17.1𝐷). These bubbles were analyzed through video recording of the test section and subsequent processing of the bubble coalescence distance data. The tests demonstrated that smaller initial spacings resulted in smaller coalescence distances. Likewise, it was found that increasing the secondary bubble’s size favored interaction between the bubbles. On the other hand, no coalescence occurred along the pipe in the test involving the largest initial spacing, indicating the need for a greater pipe length for bubble coalescence in cases of initial spacing greater than or equal to 17.1𝐷. The detailed analysis of the results, comparing bubble sizes and spacings with the coalescence distance, yielded valuable insights into the phenomenon, consistent with the literature. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41136 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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