p Um jato de fervura instantânea de PFnH mostrando a distribuição das linhas de caminho. Crédito:Elsevier 2018
p A captura de vídeo ultrarrápida da formação de nuvens de gotículas deve ajudar a minimizar o risco de explosões de vazamento de gás. p Usando uma câmera de vídeo de velocidade ultra-alta operando a velocidades de cinco milhões de quadros por segundo, Os pesquisadores do KAUST capturaram imagens das bolhas de expansão mais rápida já registradas.
p As bolhas se formaram quando um combustível líquido altamente comprimido escapou por um minúsculo bico para criar um jato fino de líquido superaquecido que ferve instantaneamente. Imagens deste fenômeno de formação de bolhas, conhecido como fervura instantânea, deve melhorar nossa compreensão dos processos de compressão de gás e do potencial de explosão de tanques de gás comprimido ou vazamentos de dutos.
p "Esta pesquisa revela a física responsável por trás da rápida mudança de fase (líquido para gás) que muitas indústrias dependem para processos, como resfriamento e refrigeração, geração de energia e dessalinização de água termal ", diz o estudante de doutorado Tariq Alghamdi.
p O estudo foi inspirado por uma explosão de gás em uma maternidade mexicana em 2015, causado por um vazamento no tanque de armazenamento de gás, diz o pós-doutorado José Federico Hernández-Sánchez, que realizou a pesquisa com Alghamdi no laboratório de Sigurdur Thoroddsen em KAUST. “A explosão no hospital aconteceu longe do vazamento, o que é muito comum nesses tipos de acidentes porque as nuvens explosivas são imprevisíveis e podem se mover pelas janelas e portas até encontrar uma faísca, "Hernández-Sánchez diz.
p A configuração experimental permitiu aos pesquisadores capturar imagens de jatos de líquido de bicos de diferentes tamanhos. Crédito:Elsevier 2018
p Compreender as nuvens explosivas formadas por combustíveis de ebulição do flash tem sido difícil até agora:a ebulição do flash ocorre muito rápido para ser capturada por câmeras tradicionais de alta velocidade, que normalmente operam em até 12, 500 quadros por segundo. "Na maioria dos relatórios sobre ebulição do flash, cada imagem de um spray mostra um movimento borrado, "Hernández-Sánchez diz. O desfoque mascara o comportamento com implicações potencialmente significativas, Alghamdi e Hernández Sánchez já mostraram.
p "Demoramos três meses para projetar, construir e otimizar a configuração experimental, "diz Alghamdi, quem construiu a configuração. A equipe usou uma câmera capaz de capturar cinco milhões de quadros por segundo, equipado com uma lente microscópica, que eles apontaram para um jato de líquido comprimido sendo liberado em uma câmara de vácuo. A câmera capturou imagens nítidas de flash fervendo, que a equipe poderia usar para medir com precisão os fenômenos ultrarrápidos que estão ocorrendo.
p "Medimos bolhas que se expandem a até 140 metros por segundo. Não acho que uma expansão de alta velocidade já tenha sido relatada a esta taxa para uma bolha, "Diz Hernández-Sánchez.
p Para líquidos com uma tensão superficial muito pequena, o jato foi totalmente atomizado. Crédito:Elsevier 2018
p Mais significativamente, a equipe também pôde observar o que aconteceu quando as bolhas estouraram. "As bolhas que interrompem um jato de ebulição do flash permaneceram invisíveis devido à sua velocidade extremamente rápida de expansão. Nós as visualizamos e observamos que, após a expansão, o jato se quebra em um spray polidisperso, "diz Hernández-Sánchez.
p A nuvem explosiva de gotículas se espalha quase 360 graus ao redor da extremidade do bico - um ângulo de pulverização muito maior do que se suspeitava anteriormente. "Muitas simulações numéricas tentaram prever a propagação de nuvens explosivas, "Hernández-Sánchez diz. Mas todos eles falharam porque perderam as velocidades de propagação do gás, a direção real para onde o combustível está indo, e a polidispersividade do spray. Em nosso estudo, tratamos de todos esses ingredientes que faltam. "