{"id":100482,"date":"2018-03-11T10:22:02","date_gmt":"2018-03-11T10:22:02","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/flujos-con-superficies-libres-electrospray-y-generacion-de-burbujas\/"},"modified":"2018-03-11T10:22:02","modified_gmt":"2018-03-11T10:22:02","slug":"flujos-con-superficies-libres-electrospray-y-generacion-de-burbujas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/mecanica-de-fluidos\/flujos-con-superficies-libres-electrospray-y-generacion-de-burbujas\/","title":{"rendered":"Flujos con superficies libres. electrospray y generaci\u00f3n de burbujas"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> David Garoz G\u00f3mez <\/strong><\/h2>\n<p>En esta tesis se estudia te\u00f3rica y experimentalmente la atomizaci\u00f3n electrost\u00e1tica (electrospray) de disoluciones de l\u00edquidos i\u00f3nicos, y sus aplicaciones a la producci\u00f3n de haces de iones y a la propulsi\u00f3n el\u00e9ctrica. En un electrospray, un menisco del l\u00edquido que se quiere atomizar, que debe ser un conductor el\u00e9ctrico, es sometido a un campo el\u00e9ctrico alto aplicando un cierto voltaje entre un electrodo en contacto con el l\u00edquido y otro electrodo alejado del menisco. Este campo induce una corriente el\u00e9ctrica en el l\u00edquido que acumula carga el\u00e9ctrica en su superficie y causa un esfuerzo el\u00e9ctrico sobre la misma. El esfuerzo el\u00e9ctrico alarga el menisco en la direcci\u00f3n del campo y hace que, en ciertas condiciones correspondientes al llamado r\u00e9gimen de cono-chorro, el menisco tome una forma c\u00f3nica (un cono de taylor) de cuya punta emerge un fino chorro que se rompe en gotas cargadas el\u00e9ctricamente a una cierta distancia del menisco. El campo el\u00e9ctrico m\u00e1ximo sobre la superficie del l\u00edquido aumenta con la tensi\u00f3n superficial y la conductividad del l\u00edquido, o al disminuir el caudal inyectado en el menisco. Si este campo se hace suficientemente intenso, t\u00edpicamente del orden de 1 v\/nm, da lugar a la evaporaci\u00f3n de iones desde la superficie del l\u00edquido. Los iones evaporados contribuyen, junto con las gotas, al transporte de corriente el\u00e9ctrica. Su flujo aumenta muy r\u00e1pidamente con el campo el\u00e9ctrico, alcanz\u00e1ndose en algunos casos el llamado r\u00e9gimen i\u00f3nico puro en el que los iones son los \u00fanicos responsables de la corriente el\u00e9ctrica. En este trabajo se ha estudiado experimentalmente la cin\u00e9tica de la evaporaci\u00f3n de iones usando el m\u00e9todo llamado de discriminaci\u00f3n por gas, que permite separar las contribuciones de los iones y las gotas a la corriente el\u00e9ctrica en un r\u00e9gimen de evaporaci\u00f3n incipiente, en el que la carga espacial debida a los iones no modifica sustancialmente las leyes de escala aplicables sin evaporaci\u00f3n, de modo que estas leyes pueden usarse para calcular el campo el\u00e9ctrico sobre la superficie en funci\u00f3n del caudal o la corriente. Un an\u00e1lisis de los resultados experimentales muestra que la evaporaci\u00f3n de iones probablemente empieza a ocurrir en las gotas del electrospray, que est\u00e1n cargadas y sometidas al campo adicional creado por la punta del menisco, mientras que la evaporaci\u00f3n de iones desde la superficie del menisco y el chorro cobra importancia para valores m\u00e1s altos del campo aplicado. Tambi\u00e9n se han determinado experimentalmente, mediante el m\u00e9todo de tiempo de vuelo, las propiedades propulsivas de una variedad de mezclas propulsantes, con y sin evaporaci\u00f3n de iones. Los resultados de este estudio proporcionan gu\u00edas para la selecci\u00f3n de los propulsantes m\u00e1s id\u00f3neos para cada tipo de misi\u00f3n. A partir de los resultados experimentales se ha estimado la masa de disolvente evaporada a trav\u00e9s de las superficie del l\u00edquido, que a menudo es importante porque los disolventes org\u00e1nicos utilizados son vol\u00e1tiles y el electrospray debe formarse en el vac\u00edo. Los resultados muestran la necesidad de usar inyectores de peque\u00f1o di\u00e1metro para reducir esta p\u00e9rdida de propulsante. se ha estudiado num\u00e9ricamente la generaci\u00f3n de burbujas por inyecci\u00f3n de gas en un l\u00edquido muy viscoso, como primer paso en el desarrollo de m\u00e9todos num\u00e9ricos que se aplicar\u00e1n en el futuro al an\u00e1lisis del electrospray y otros problemas electro-hidrodin\u00e1micos. Se ha considerado la inyecci\u00f3n de gas a caudal constante por un orificio en la base del dep\u00f3sito que contiene al l\u00edquido. El gas inyectado se acumula en una burbuja adherida a la base del dep\u00f3sito, cuyo volumen va aumentando hasta que se desprende y empieza a ascender en el l\u00edquido. La soluci\u00f3n del problema depende de un n\u00famero capilar, que es una medida adimensional del caudal del gas inyectado, un n\u00famero de bond, que mide la importancia de la fuerza de flotabilidad frente a la de tensi\u00f3n superficial, el \u00e1ngulo de contacto del l\u00edquido con el material de la base del dep\u00f3sito, y los par\u00e1metros geom\u00e9tricos que caracterizan el tama\u00f1o y altura del dep\u00f3sito. Se ha desarrollado un esquema num\u00e9rico basado en el m\u00e9todo de los elementos de contorno para resolver las ecuaciones de stokes en el l\u00edquido alrededor de la burbuja adherida y de las desprendidas previamente. Los resultados muestran que, tras un transitorio inicial, el sistema alcanza un r\u00e9gimen c\u00edclico en el que se repite continuamente un cierto patr\u00f3n de desprendimientos y, en algunos casos, coalescencias de las burbujas. En el caso m\u00e1s simple, todas las burbujas generadas son iguales, con un volumen que aumenta con el caudal adimensional de gas y disminuye cuando el n\u00famero de bond aumenta. Los resultados num\u00e9ricos muestran buen acuerdo con las leyes asint\u00f3ticas existentes para valores peque\u00f1os y grandes de estos par\u00e1metros. Los reg\u00edmenes de burbujeo a valores altos del n\u00famero capilar se hacen m\u00e1s complicados cuando el tama\u00f1o del dep\u00f3sito no es mucho mayor que el di\u00e1metro del orificio de inyecci\u00f3n. Los resultados muestran la existencia de ciclos con varias burbujas de distintos tama\u00f1os, que adem\u00e1s pueden unirse entre s\u00ed antes o despu\u00e9s de desprenderse de la base del dep\u00f3sito. Tambi\u00e9n se ha estudiado la inyecci\u00f3n de gas en un coflujo de l\u00edquido. Entre otras modificaciones, un coflujo de l\u00edquido de alta velocidad da lugar a un intenso alargamiento de la burbuja adherida, de cuya punta se desprenden peri\u00f3dicamente burbujas mucho menores que el tama\u00f1o del orificio. Se ha formulado un modelo simplificado del problema en el que las burbujas se aproximan por elipsoides que evolucionan bajo la acci\u00f3n de las fuerzas de flotabilidad y resistencia viscosa, interactuando en un flujo inducido por ellas mismas. Los resultados del modelo muestran buen acuerdo con los calculados num\u00e9ricamente y con otros resultados de la literatura.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Flujos con superficies libres. electrospray y generaci\u00f3n de burbujas<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Flujos con superficies libres. electrospray y generaci\u00f3n de burbujas <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 David Garoz G\u00f3mez <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Madrid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 23\/04\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Francisco Higuera Anton<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: amable Li\u00f1\u00e1n Martinez <\/li>\n<li>ignacio Gonzalez loscertales (vocal)<\/li>\n<li>alejandro Sevilla Santiago (vocal)<\/li>\n<li>pedro Luis Garc\u00eda ybarra (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de David Garoz G\u00f3mez En esta tesis se estudia te\u00f3rica y experimentalmente la atomizaci\u00f3n electrost\u00e1tica (electrospray) de disoluciones 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