Título: ANÁLISE EXPERIMENTAL E NUMÉRICA VIA CFD DO TEMPO DE RESIDÊNCIA EM UM REATOR TUBULAR DE BANCADA
Autoria de: Guilherme Soares Dias Machado
Orientação de: Natalia Maira Braga Oliveira
Coorientação de: Jonas Laerte Ansoni
Presidente da banca: Natalia Maira Braga Oliveira
Primeiro membro da banca: Isabele Cristina Bicalho
Segundo membro da banca: João Moreira Neto
Terceiro membro da banca: Jonas Laerte Ansoni
Palavras-chaves: Fluidodinâmica, CFD, DTR, OpenFOAM, Reatores
Data da defesa: 21/05/2024
Semestre letivo da defesa: 2024-1
Data da versão final: 28/08/2024
Data da publicação: 28/08/2024
Referência: Machado, G. S. D. ANÁLISE EXPERIMENTAL E NUMÉRICA VIA CFD DO TEMPO DE RESIDÊNCIA EM UM REATOR TUBULAR DE BANCADA. 2024. 64 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
Resumo: O conhecimento das características do escoamento representa um grande desafio para diversas áreas da engenharia. Em reatores e outras estruturas complexas, ferramentas, como a distribuição de tempos de residência (DTR), podem ser utilizados para essa investigação. A DTR fornece informações sobre a mistura e pode indicar a existência de regiões problemáticas na estrutura, as quais podem corresponder a menor eficiência nos processos, desde a conversão e até a troca térmica. Além disso, associada à investigação de escoamento, a fluidodinâmica computacional (CFD) permite a modelagem de problemas complexos utilizando recursos computacionais para sua solução. Desta forma, o presente trabalho buscou investigar a hidrodinâmica de um reator tubular de bancada de forma experimental e simulada via CFD. Para a análise experimental, foram utilizados os dados de DTR com perturbação do tipo pulso utilizando traçador de azul de metileno na concentração de 100 gmL. Para as análises das simulações numéricas via CFD, o reator foi modelado em CAD (Computer Aided Design), com simplificações do problema, sendo realizadas duas simulações em um software gratuito e aberto, o OpenFOAM uma simulação abordou apenas o escoamento, enquanto a segunda utilizou um passivo escalar para determinar a DTR. Na primeira simulação, com água (tratada como fluido incompressível e newtoniano), foi utilizado um solver estacionário com turbulência do tipo k-omega para determinar os campos de velocidade e pressão e os parâmetros de turbulência no reator. Com base nos cálculos dessa simulação, foi utilizado um passivo escalar para determinar os tempos de residência para uma injeção do tipo pulso com duração de 1 segundo. A análise qualitativa da primeira simulação sugeriu regiões de recirculação no escoamento, em áreas próximas à placa difusora, e um perfil de velocidade parabólico. Já os dados obtidos da segunda simulação (passivo escalar) indicaram um tempo de residência médio de 114,45 s e variância de 56,71 s2. Enquanto os dados experimentais corresponderam a um tempo de residência médio de 108,32 s e variância de 15,11 s2, o que equivale a um erro de 5,66 para o tempo de residência médio. De forma que a investigação do escoamento qualitativa e quantitativa desenvolvida por simulação CFD, utilizando passivo escalar, técnica consideravelmente simples, foi capaz de prever o tempo de residência médio com relativa exatidão.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Guilherme Soares Dias Machado e Universidade Federal de Lavras
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