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Título: Estudo hidrodinâmico computacional de reator UASB em escala de bancada com validação experimental
Autor(es): Cruz, Diego Bongiorno
Orientador(es): Arantes, Eudes José
Palavras-chave: Fluidodinâmica computacional
Hidrodinâmica
Computational fluid dynamics
Hydrodynamics
Data do documento: 2013
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Referência: CRUZ, Diego Bongiorno. Estudo hidrodinâmico computacional de reator UASB em escala de bancada com validação experimental. 2013. 70 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2013.
Resumo: O objetivo do presente trabalho foi avaliar o comportamento hidrodinâmico de um reator (UASB) através da fluidodinâmica computacional (CFD) e de ensaios hidrodinâmicos do tipo estímulo-resposta. Inicialmente foram simuladas, através da fluidodinâmica computacional (CFD), as condições de entrada de um reator UASB em escala piloto de 160 L. Outras simulações computacionais foram realizadas em um reator UASB de escala de bancada construído em plexiglass de 18 L, a fim de observar o comportamento hidrodinâmico do reator operando com a injeção de ar na sua base representando a geração de gases de um reator tratando águas residuárias e também operando com o preenchimento de 35% do seu volume útil com um polímero absorvente de água representando as características do lodo anaeróbio. O modelo computacional utilizado para a simulação do reator em escala de bancada foi validado através da comparação do volume de zonas mortas obtido através das simulações com os valores calculados nos ensaios de estímulo-resposta com o traçador eosina Y. A quantidade de zonas mortas calculada através dos ensaios apresentou um erro de aproximadamente 63% em relação ao valor obtido com o modelo em CFD do reator com a representação do lodo anaeróbio, demonstrando uma má representatividade do modelo computacional. Os ensaios experimentais para esta condição de operação do reator demonstraram uma tendência do comportamento hidrodinâmico ao fluxo pistonado. Para a condição de operação do reator com a injeção de ar, o fluxo foi mais disperso e o erro relativo entre o valor simulado em CFD e o experimental foi de 40%, representando uma correlação satisfatória entre os valores, validando os resultados das simulações.
Abstract: The aim of this study was to evaluate the hydrodynamic behavior of a reactor (UASB) by computational fluid dynamics (CFD) and hydrodynamic tests of stimulus-response. Initially were simulated by computational fluid dynamics (CFD), the entry conditions of a pilot-scale UASB reactor of 160. Other computer simulations were performed on a bench-scale UASB reactor constructed of Plexiglass with 18 L, in order to observe the hydrodynamic behavior of the reactor operating with the injection of air into its base representing the gas generation of biological treatment process, and also the reactor operating with filling out 35% of its useful volume with a water absorbent polymer representing the characteristics of anaerobic sludge. The computational model used for simulation of bench-scale reactor was validated by comparing the volume of dead zones obtained by means of simulations with the values calculated in stimulus-response tests with eosin Y as tracer, the amount of dead zones calculated through the stimulusresponse tests presented an error of approximately 63% compared to value obtained with the computational model of reactor with the representation of anaerobic sludge that showed a bad correlation between the computational model. Experimental tests for this operating condition of the reactor showed a trend of hydrodynamic plug flow. For the operating condition of the reactor with air injection, the flow was more dispersed and the relative error between the simulated value in CFD and the experiment was 40%, representing a satisfactory correlation between the values, validating the simulation results.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1615
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