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Título: Uso de fluidodinâmica computacional para a análise do tempo de residência em reatores tubulares utilizando líquido como fluído de trabalho
Título(s) alternativo(s): Use of computational fluid dynamic for the analysis of time of residence in plug flow reactor using liquid as working fluid
Autor(es): Carvalho, Ary Augusto Leite da Silva de
Orientador(es): Matos, Everton Moraes
Palavras-chave: Reatores químicos
Fluidodinâmica computacional
Equipamentos industriais
Chemical reactors
Computational fluid dynamics
Industrial equipment
Data do documento: 23-Nov-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: CARVALHO, Ary Augusto Leite da Silva de. Uso de fluidodinâmica computacional para a análise do tempo de residência em reatores tubulares utilizando líquido como fluído de trabalho. 2018. 42 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.
Resumo: O uso de fluidodinâmica computacional tem se tornado, ao longos dos anos, uma incrível ferramenta para a otimização de equipamentos irá impactar na taxa de conversão das espécies químicas do processo em questão, com que fará que se tenha o aumento de lucro provindo deste processo. Foram interpretados os escoamentos com alimentações do tipo empistonado e em pulso em um retor tubular do qual são avaliadas utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional. Os estudos foram realizados mantendo uma vazão mássica constante de 1.2 Kg/s de água na entrada do reator tubular e tendo ao longo dos ensaios mudanças nos perfis de velocidade da alimentação para que assim seja analisada a característica da distribuição do tempo de resistência para determinado ensaio, do qual este é determinado pela injeção de um traçador inerente. Foram conduzidos sete simulações, dentre as quais uma apresenta alimentação do tipo empistonado, uma apresenta a alimentação com vazão variável e cinco simulações do qual foram alimentadas com vazão variável porém com um ângulo de 30º na entrada do reator, mudando a frequência de operação da bomba em cada caso. O uso da alimentação em forma de pulso com ângulo na entrada garantiu a formação de vórtices perpendiculares ao eixo. Condição que pode diminuir o tempo de residência das espécies envolvidas de acordo com o resultados encontrados.
Abstract: The use of computational fluid dynamics has become, over the years, an incredible tool for the optimization of equipment in various industrial sectors. The improvement of equipment will impact on the conversion rate of the chemical species of the process in question, which it will cause the increase of the profit that comes from this process. Flows with piston and pulse type feeds were interpreted in a tubular reactor from which they are evaluated using computational fluid dynamics techniques. The studies were carried out maintaining a constant mass flow of 1.2 kg/s of water at the entrance of the plug flow reactor and having throughout the tests changes in the velocity profiles of the feed, therefore was analyzed the characteristic of the residence time distribution for a given case, which is determined by the injection of an inert tracer. Seven simulations were carried out, the first simulation presented stationary type feeding, and the second simulation presented feeding with variable flow and the five last simulations were fed with variable flow but with an angle of 30 in the entrance of the reactor, changing the operating frequency of the pump in each case. The use of the pulse-shaped feed with angle at the entrance ensured the formation of perpendicular vortices to the axis, condition that can decrease the residence time of the species involved according to the results found.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10798
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