Simulação de turbulência em largas escalas e modelo decomposição para produção de nanopartículas via pirólise em spray flamejante

• Processo: 21/01067-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de julho de 2021 - 30 de junho de 2024
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Dirceu Noriler
• Beneficiário: Dirceu Noriler
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Osvaldir Pereira Taranto
• Assunto(s): Nanopartículas Materiais nanoestruturados Óxidos metálicos Dinâmica dos fluidos computacional Turbulência Pirólise em spray flamejante
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: balanço populacional | Fluidodinâmica Computacional | Nanomateriais Multicomponentes | Pirólise em Spray Flamejante de Dupla Chama | Simulação de Largas Escalas | turbulência | Fluidodinâmica Computacionao; Nanopartículas

Resumo

Materiais nanoestruturados despertam interesse devido às suas características únicas desejadas em diversas áreas de aplicação, tais como catálise, pigmentação, farmacêutica e alimentos. Quando comparada com outras técnicas, a Pirólise em Spray Flamejante (FSP) tem potencial para produção eficiente e barata de nanopartículas de alta pureza e estreita faixa de distribuição de tamanhos. A partir de um precursor de baixo custo, o processo de FSP é capaz de produzir partículas finas de óxidos metálicos com 1 a 200 nm. O escalonamento desse processo, assim como sua utilização na produção de novos materiais, exige amplo conhecimento a respeito dos fenômenos nele envolvidos e, para tanto, modelos matemáticos validados são cruciais. Em estudos anteriores já foram apresentados modelos capazes de fornecer resultados a respeito da temperatura da chama e até mesmo distribuição de tamanho das partículas com o uso de balanços populacionais. No entanto, ainda não se pode considerar que o processo FSP é compreendido em sua amplitude. Para tanto, um primeiro passo é o aumento da resolução com que a turbulência é resolvida com o objetivo de se obter maior precisão na descrição matemática. Além disso, ainda não se dispõe de um modelo capaz de prever a composição de nanopartículas multicomponente produzidas por meio FSP de dupla chama. Este projeto visa abordar estas questões utilizando técnicas de CFD acoplada aos balanços populacionais multivariados, com foco no uso de códigos abertos. Uma análise sistemática da influência de diferentes parâmetros de processo e métodos de solução das equações de balanço populacional é também visada. Esta proposta dá continuidade a linha de pesquisa em síntese em aplicações de nanopartículas de óxidos metálicos da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas e fortalece a cooperação internacional entre esta instituição e a Universidade de Bremen, na Alemanha. Ao final deste projeto, são esperadas publicações em revistas internacionais e em congressos. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

NETO, PEDRO BIANCHI; BUSS, LIZOEL; STODT, MALTE F. B.; FRITSCHING, UDO; NORILER, DIRCEU. Modeling the thermophoretic impact on nanoparticle production in an enclosed FSP reactor. APPLICATIONS IN ENERGY AND COMBUSTION SCIENCE, v. 15, p. 13-pg., 2023-09-01. (20/08502-9, 21/01067-8)