Estudo dos escoamentos gasoso e gas-solido em ciclones pela aplicação de tecnicas de fluidodinamica computacional

Autor(es)

Sergio Bernardo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Quimica
• Data de defesa: 2005-01-28

Membros da banca

Milton Mori; Henry França Meier; Jefferson Luiz Gomes Correa; Silvia Azucena Nebra; Waldir Pedro Martignoni

• Orientador: Milton Mori; Alexandre de Paula Peres

Resumo

Este trabalho é fruto do esforço iniciado por pesquisadores do Laboratório de Modelagem e Simulação de Processos Químicos (FEQ-UNICAMP) visando estudar o escoamento do gás em ciclones. A premissa foi buscar a consolidação das informações já obtidas, usando como ferramenta para tal finalidade as modernas técnicas da Fluidodinâmica Computacional (CFD). O trabalho foi dividido em duas frentes: análise do escoamento monofásico (gás) e do escoamento bifásico (gás-sólido), tendo como foco o mapeamento do campo de velocidade, pressão e eficiência por meio de um modelo CFD tridimensional. O estudo foi embasado em resultados experimentais disponíveis na literatura científica, como também em experimentos numéricos desenvolvidos previamente por outros pesquisadores deste grupo de pesquisa. A busca incessante por informações que ajudem a elucidar o entendimento do complexo sistema de escoamento que ocorre no interior de um ciclone foi o marco inicial dos trabalhos do grupo. E neste trabalho apresenta-se a confirmação de informações anteriormente levantadas, como também novas perspectivas para a melhor compreensão do mecanismo de operação de um ciclone. As malhas numéricas tridimensionais foram geradas utilizando os pré-processadores Gambit e ICEM CFD HEXA e a partir daí os trabalhos foram desenvolvidos através de experimentos numéricos usando os pacotes computacionais em CFD: FLUENT (versão 6.0) e CFX (versões 5.5.1, 5.6 e 5.7) que fazem uso do método dos volumes finitos com variáveis co-localizadas (na qual todas as variáveis usam o mesmo volume de controle para realizar todas as integrações) na solução do sistema de equações de transporte, através de coordenadas generalizadas. Para adentrar no complexo campo da turbulência do escoamento, modelos de turbulência tais como RSM, LES e DES foram testados em simulações que foram capazes de extrair informações significativas a respeito do comportamento do escoamento do gás quando da presença de partículas sólidas. O trabalho abriu, ainda, uma ramificação para avaliar a influência de alterações na geometria do ciclone na fluidodinâmica de seu escoamento. Os resultados mostraram que a metodologia de trabalho empregada é adequada quanto à reprodução do comportamento fluidodinâmico dos escoamentos monofásico e bifásico em ciclones e que alterações geométricas propostas apontam para melhores resultados no processo de separação gás-sólido no equipamento (AU)

• Processo FAPESP: 00/03966-3 - Estudo experimental e técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD) aplicadas ao escoamento do gás em ciclones
• Beneficiário: Sergio Bernardo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado